一. 简介
上一篇文章解决力扣网上"查找重复数"的题目,提供了两种思路:哈希表和二分法。文章如下:
本文提供另外两种解决思路:快慢指针和位运算。
二. 力扣网C语言编程题:快慢指针来解决 "寻找重复数"
解题思路三:(快慢指针)
什么是快慢指针?
快慢指针(Fast and Slow Pointers)是一种在链表或数组中高效检测环、查找中点或特定位置的算法技巧。其核心思想是使用两个指针,一个移动速度快(快指针),另一个移动速度慢(慢指针),通过指针间的相对运动关系解决问题。
这个问题如何理解成检测链表环问题?

以上是 Deepseek的回答,我觉得比较容易理解。
为什么快慢指针能找到环的入口?

慢指针与快指针走的路线如下:
慢指针路径:H → ... → E → ... → M
|<-- a -->|<-- b -->|
快指针路径:H → ... → E → ... → M → (绕环 k 圈) → M
|<-- a -->|<-- b -->|<---- k*c --->|
快慢指针具体方法:
-
首先,寻找快指针与慢指针的相遇点;
-
其次,慢指针从"链表头"开始走,快指针从相遇点开始走,两个指针会在环入口相遇(根据上面公式 a = k*c - b)。而环入口就是 重复数。
C语言实现如下:
//快慢指针
int findDuplicate(int* nums, int numsSize){
if((nums == NULL) || (numsSize <= 0)) {
return -1;
}
int slow = nums[0];
int fast = nums[0];
//寻找慢指针与快指针的相遇点
do{
slow = nums[slow]; //慢指针走一步:slow = slow->next
fast = nums[nums[fast]]; //快指针走两步:fast = fast->next->next
}while(slow != fast);
//寻找环的入口
slow = nums[0]; //慢指针从头开始走
while(slow != fast) {
slow = nums[slow];//慢指针移动
fast = nums[fast];//快指针移动
}
// 根据数学推导,两者将在环入口相遇:
// -慢指针走了 a 步到达环入口
// -快指针从相遇点走了 a = k*c-b 步,也到达环入口
return slow;
}
可以看出,在第二步找环入口时,快指针也是走一步的步速,跟慢指针一样的步速。可以像下面这么理解:(其中,H表示链表头,E表示环入口,M表示相遇点)
- 指针1从 H 出发,走 a 步到 E。
- 指针2从 M 出发,走 a = k*c - b 步:
- 从 M 走 c - b 步到 E,
- 再走 (k-1)*c 步(绕环 k-1 圈)回到 E。
最终两者在 E 相遇。
快慢指针方法的时间复杂度为O(n), 空间复杂度为O(1),满足题目要求。进阶要求,找到一种证明数组至少存在一个重复数字的方法,同时时间复杂度为O(n),这个方法也满足要求了。