环形链表（LeetCode 141）C语言最佳解题思路

环形链表（LeetCode 141）C语言解题思路

问题描述

判断一个链表中是否存在环。

解题方法：快慢指针法

使用两个指针，一个快指针（每次移动两步），一个慢指针（每次移动一步）。如果链表中存在环，快指针最终会追上慢指针；如果不存在环，快指针会先到达链表尾部。

代码实现

c 复制代码

#include <stdbool.h>

// 链表节点结构体定义（题目自带）
struct ListNode {
    int val;
    struct ListNode *next;
};

// 主函数：判断链表是否有环
bool hasCycle(struct ListNode *head) {
    // 边界1：空链表 / 只有单个节点无后继，直接无环
    if (head == NULL || head->next == NULL) {
        return false;
    }

    // 初始化快慢指针，起点都为头节点
    struct ListNode *slow = head;
    struct ListNode *fast = head;

    // 循环条件：fast和fast->next不能为NULL（fast一次走两步，防止空指针访问）
    while (fast != NULL && fast->next != NULL) {
        slow = slow->next;         // 慢：走1步
        fast = fast->next->next;   // 快：走2步

        // 快慢指针相遇，证明存在环
        if (slow == fast) {
            return true;
        }
    }

    // 循环正常退出说明fast走到链表末尾NULL，无环
    return false;
}

代码讲解

边界条件检查
- 如果链表为空（head == NULL）或只有一个结点（head->next == NULL），直接返回false，因为无法形成环。
初始化指针
- slow指针初始化为head，每次移动一步。
- fast指针初始化为head->next，每次移动两步。
循环检测
- 在while循环中，判断slow和fast是否相遇。
- 如果fast或fast->next为NULL，说明链表无环，返回false。
- 每次循环中，slow移动一步，fast移动两步。
返回结果
- 如果slow和fast相遇，说明链表有环，返回true。

复杂度分析

时间复杂度 ：O(n)
- 无环时，快指针最多遍历链表一次。
- 有环时，快慢指针会在环内相遇，时间复杂度为O(n)。
空间复杂度 ：O(1)
- 仅使用了两个指针，空间复杂度为常数。