C语言单链表面试题2

题目

判断单链表是否带环？若带环，求环的长度？求环的入口点？并计算每个算法的时间复杂度&空间复杂度。
判断两个链表是否相交，若相交，求交点。（假设链表不带环）
判断两个链表是否相交，若相交，求交点。（假设链表可能带环）【升级版】

求带环链表环长

（无环返回 -1）

思路：
快慢指针法，快指针一次走两步，慢指针一次走一步，如果链表带环，则从慢指针到达入口点开始，由于快慢指针都在环上移动，每次移动快指针都追慢指针一步，慢指针走一圈之内，快指针一定追上慢指针。
相遇之后，一次追一步，再次相遇刚好追一圈——环的长度。

int SizeOfRing(ListNode* pList)

{

ListNode* fast = pList; ListNode* slow = pList;

while (fast && fast->next)

{

fast = fast->next->next;

slow = slow->next;

if (fast == slow)
break;

}

if (fast != slow || fast->next == NULL)

return -1;

else {

int count =
0;

do{

fast = fast->next->next;

slow = slow->next; count++;

 }

while (fast != slow);

return count; }

}

求环入口点

（无环返回 NULL）

思路：
同求环长，快慢指针相遇停止。
此时，将路程分为三段，一是 T——尾长（非环长度），二是 S——慢指针入环到被追上，三是 C——快指针追慢指针多跑的圈。那么，慢指针走的路程为 T+S，快指针走的路程为 T+S+C，可得 2（T+S）=Ｔ+Ｓ+Ｃ，T＝Ｃ-Ｓ，此时，一个指针从起点出发走　T步，一个指针从快慢指针相遇点出发走 Ｃ-Ｓ 步，此时两指针刚好都在入口点。
两指针一个从头结点出发，一个从快慢指针相遇点出发，一步一步走，相遇的节点即为入口点（走的步数即为尾长 T（C-S））。
ListNode* IntranceOfRing(ListNode* pList)
{  
ListNode* fast = pList;

ListNode* slow = pList;

while
(fast && fast->next)
{
fast = fast->next->next;
slow = slow->next;

if
(fast == slow)
break;
}
if
(fast != slow || fast->next
== NULL)
return
NULL;

while
(pList != slow)
{
pList = pList->next;
slow = slow->next;
}
return
pList;
}

相交链表求交点（无环）intersect1()

（无交点返回 NULL）

ListNode* intersect1(ListNode* pList1, ListNode* pList2)

{  

int count1 =
0,
count2 = 0;
 

ListNode* p1 = pList1, *p2 = pList2;

while
(p1->next)

{

count1++;

p1 = p1->next;

}

while
(p2->next)

{

count2++;

p2 = p2->next;

}

if
(p1 != p2)return
NULL;

if
(count1 >= count2)

{

count1 -= count2;

while
(count1--)

pList1 = pList1->next;

while
(pList1 != pList2)

{

pList1 = pList1->next;

pList2 = pList2->next;

}

return
pList1;

}

else

{

count2 -= count1;

while
(count2--)

pList2 = pList2->next;

while
(pList1 != pList2)

{

pList1 = pList1->next;

pList2 = pList2->next; 

}

return
pList1;

}

}

相交链表求交点（可能带环）intersect2

（无交点返回 NULL， 环上相交返回第一个链表的环入口点）

思路：
先列举情况 



求交点之前，需要先判断是否带环，用环入口点函数判断，并保存入口点。
两个入口点都为空，是 1、2 两种情况，直接使用无环链表求交点函数。
如果只有一个为空，一定是第三种情况，不相交，返回 NULL。
剩下便是两入口点都不为空，且入口点相同，则是 3、4 两种情况，不必做区分，统计从两头结点到入口点的长度，然后（同无环链表求交点3、4） 比较两链表到入口点长度，快指针从长链表头结点开始，走比短链表长的节点数。慢指针从另一链表头结点开始，与快指针一起一步一步走，指针相同时停止。返回任意一个指针。
区分最后两种情况通过一个指针从其中一个入口点出发，走一圈之内，如果与另一入口点相遇，是第 7 种情况，返回第一个链表的入口点（也可以是第二个），否则是第 6 种情况，返回 NULL。

ListNode* intersect2(ListNode* pList1, ListNode* pList2){    

ListNode* intr1 = IntranceOfRing(pList1);    

ListNode* intr2 = IntranceOfRing(pList2);

if (intr1 == NULL && intr2 == NULL)
return intersect1(pList1, pList2);
else if (intr1 == NULL || intr2 == NULL)
return NULL;
else if (intr1 == intr2)
{
int count1 = 0, count2 = 0;
ListNode* p1 = pList1, *p2 = pList2;
while (p1->next != intr1)
{
count1++;
p1 = p1->next;
}
while (p2->next != intr1)
{
count2++;
p2 = p2->next;
}
if (count1 >= count2)
{
count1 -= count2;
while (count1--)
pList1 = pList1->next;
while (pList1 != pList2)
{
pList1 = pList1->next;
pList2 = pList2->next;
}
return pList1;
}
else
{
count2 -= count1;
while (count2--)
pList2 = pList2->next;
while (pList1 != pList2)
{
pList1 = pList1->next;
pList2 = pList2->next;
}
return pList1;
}
}
else
{
ListNode* pList = intr2->next;
while (pList != intr2 && pList != intr1)
{
pList = pList->next;
}
return pList == intr1 ? intr1 : NULL;
}
}