【Hot 100 刷题计划】 LeetCode 141. 环形链表 | C++ 哈希表直觉解法

LeetCode 141. 环形链表

📌 题目描述

题目级别：简单

给你一个链表的头节点 head ，判断链表中是否有环。

如果链表中有某个节点，可以通过连续跟踪 next 指针再次到达，则链表中存在环。

如果链表中存在环，则返回 true 。否则，返回 false 。

💡 解法一：哈希表备忘录

判断是否"绕圈子"，最符合人类直觉的思维方式就是"记事本法"。

我们在遍历链表的过程中，把路过的每一个节点的内存地址都记在小本本（哈希表）上。

每次往前走一步，都先查一下本子：

如果这个地址本子上没有，就把它记下来，继续往下走。
如果走到某个节点，发现它的地址竟然已经在本子上了！这说明我们回到了曾经来过的地方，必定有环。
如果一路走到 nullptr 都没有重复，说明链表是一条直到尽头的直线，没有环。

💻 C++ 代码实现 (哈希表法)

cpp 复制代码

class Solution {
public:
    bool hasCycle(ListNode *head) {
        // 使用 unordered_set 记录访问过的节点指针
        unordered_set<ListNode*> seen;
        
        while (head != nullptr)
        {
            // 如果在集合中找到了当前节点，说明绕回来了
            if (seen.count(head)) return true;
            
            // 没找到，就把它加入集合，留下访问记录
            seen.insert(head);
            
            // 继续往下走
            head = head->next;
        }

        // 走到尽头了，说明没环
        return false;
    }
};

💡 解法二：Floyd 快慢指针 (龟兔赛跑)

为了彻底消灭哈希表带来的空间消耗，我们可以引入两个不同速度的指针：

慢指针 (slow)：每次只走 1 步。
快指针 (fast)：每次走 2 步。

这就是著名的"龟兔赛跑"算法。

情况 1：没有环 。快指针跑得快，它（或者它的下一步）会率先到达跑道的尽头 nullptr。比赛直接结束，判定无环。
情况 2：有环 。这就非常有意思了。快指针会率先进入环内，并在环里无休止地打转。当慢指针也进入环内时，这场赛跑就变成了操场上的追击战。因为快指针每次比慢指针多走一步，所以无论两人的初始距离多远，快指针最终一定会以每次缩短 1 步的进度，从后面稳稳地"追上"（重合）慢指针！

只要两个指针重合了，就说明一定存在环！

💻 C++ 代码实现 (快慢指针法)

cpp 复制代码

class Solution {
public:
    bool hasCycle(ListNode *head) {
        // 空链表或只有一个节点的链表肯定无环
        if (head == nullptr || head->next == nullptr) return false;

        ListNode* slow = head;
        ListNode* fast = head->next;

        // 只要没相遇，比赛就继续
        while (slow != fast) {
            // 如果快指针走到尽头，说明跑道是直的，无环
            if (fast == nullptr || fast->next == nullptr) {
                return false;
            }
            // 慢指针走一步
            slow = slow->next;
            // 快指针走两步
            fast = fast->next->next;
        }

        // 循环被打破，说明 slow == fast，套圈相遇了！有环！
        return true;
    }
};