创建一个带有环的链表

概述

今天看到一道有意思的算法题: 如何判断一个链表是否存在环,如果存在环,如何获取环的位置。先抛开问题,j假设我现在实现了算法,我该如何验证我的算法是否正确呢?

当然可以在力扣上面直接找到对应的题目,直接验证就行了。但是我内心实在好奇,于是准备自己创建一个有环链表,于是有了本文。。。。

一、什么是有环链表

所谓有环的链表,就是链表到一定长度以后,将尾指针指向中间的某一个位置的操作。如图所示:

我们如何来创建这样一个链表呢?接着往下吧。。。。

二、问题分析

先进行简单的需求分析:

我准备实现一个类去完成它

1. 数据成员:

  1. index 头节点到环的距离 重要
  2. circleLegth 环的周长 重要
  3. head 链表的头指针(返回值)
  4. tail 链表构造过程采用尾插法,需要一个尾指针

2. 方法成员

  1. 构造函数,接受三个参数 ,函数签名是 (value,index,circleLegth)=>list ,value是初始节点的值。headtail 都指向它。然后初始化这个链表。有环链表的总长度为 index + circleLength
  2. addTail (核心方法)按照前面的规则,往创建好的方法中加入一个节点,如果链表节点数已经到达index + circleLength, 就循环链表中的环,更改对应节点的数据为新的value

3. 实现:

思路在代码注释中中有很详细的解释。主要分为四个阶段

阶段一:通过构造函数初始化链表。

阶段二: 往链表中加入 节点从 0index 这一段

阶段三: 往链表中加入 节点从 indexindex+circleLength 这一段

阶段四: 遍历循环这个环,用新的value更新环形链表的值。

js 复制代码
class Node {
	value = undefined;
	next = null;
	constructor(value) {
		this.value = value;
	}
}
class List {
	head = null;
	tail = null;
	entry = null;
	constructor(value, index = 3, circleLength = 5) {
		const node = new Node(value); // 初始节点
		this.head = node; // 头指针
		this.tail = node; // 尾指针
		this.index = index; // 头节点到入口的距离
		this.circleLength = circleLength; // 环的长度
	}

	addTail(value) {
		// 计数头节点到入口这一段距离
		if (this.index >= 0) this.index--;
		// 如果链表的头节点到环入口这一段链表已经完成,就开始计数环的长度
		if (this.index === -1 && this.circleLength >= 0) this.circleLength--;
		// 只要环还没有达到指定的长度(this.circleLength 还没有减为0),就可以一直新增节点
		if (this.circleLength > 0) { // 阶段二、三
			this.tail.next = new Node(value);
			this.tail = this.tail.next;
		}
		//如果链表达到环的入口,用entry 记录入口的位置 
		if (this.index === 0) this.entry = this.tail; //阶段二结束

		// 如果环的长度也够了,就把尾指针指向入口处
		if (this.circleLength === 0) {
			this.tail.next = this.entry; //阶段三结束
		}
		// circleLength 等于-1 ,说明链表环的长度也完成了,不用再新建节点,更新链表就行了
		if (this.circleLength === -1) {
			this.tail.next.value = value; // 阶段四
			this.tail = this.tail.next;
		}
	}

	// 用于测试
	print() {
		let p = this.head;
		for (let i = 0; i < 40; i++) {
			console.log(p.value);
			p = p.next;
		}
	}
}

四、测试

链表的总长度的 8 ,插入 20 个数据

js 复制代码
const list = new List(0);
for (let i = 1; i < 20; i++) {
	list.addTail(i);
}
// 测试
list.print();

运行结果:

分析结果

  • 0,1,2 是链表的index 部分,index 长度是3 ,符合预期
  • 15,16,17,18,19,是链表的环形部分,长度是5 ,符合预期

撒花,大功告成!!!!

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