环形链表、环形链表 II、有效的括号 （leetcode）

目录

一、环形链表

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。 为了表示给定链表中的环，评测系统内部使用整数 pos 来表示链表尾连接到链表中的位置（索引从 0 开始）。注意：pos 不作为参数进行传递 。仅仅是为了标识链表的实际情况。

如果链表中存在环 ，则返回 true 。 否则，返回 false 。

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方法（快慢指针）：

我们定义两个指针，一快一慢。慢指针每次只移动一步，而快指针每次移动两步。初始时，慢指针和快指针都在位置 head出发。这样一来，如果在移动的过程中，快指针反过来追上慢指针，就说明该链表为环形链表。否则快指针将到达链表尾部，该链表不为环形链表。

/**
 * Definition for singly-linked list.
 * struct ListNode {
 *     int val;
 *     struct ListNode *next;
 * };
 */
bool hasCycle(struct ListNode *head) {
    struct ListNode* slow = head,*fast = head;
    while(fast && fast->next)
    {
        slow = slow->next;
        fast = fast->next->next;
        if(slow == fast)
        {
            return true;
        }
    }
    return false;
}

时间复杂度：O(N)O(N)O(N)，其中 NNN 是链表中的节点数。

当链表中不存在环时，快指针将先于慢指针到达链表尾部，链表中每个节点至多被访问两次。

当链表中存在环时，每一轮移动后，快慢指针的距离将减小一。而初始距离为环的长度，因此至多移动 NNN 轮。

空间复杂度：O(1)O(1)O(1)。我们只使用了两个指针的额外空间。

二、环形链表 II

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给定一个链表的头节点  head ，返回链表开始入环的第一个节点。 如果链表无环，则返回 null。

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。 为了表示给定链表中的环，评测系统内部使用整数 pos 来表示链表尾连接到链表中的位置（索引从 0 开始）。如果 pos 是 -1，则在该链表中没有环。注意：pos 不作为参数进行传递，仅仅是为了标识链表的实际情况。

不允许修改 链表。

快慢指针：

此题解题思路同上一题

/**
 * Definition for singly-linked list.
 * struct ListNode {
 *     int val;
 *     struct ListNode *next;
 * };
 */
struct ListNode *detectCycle(struct ListNode *head) {
    struct ListNode* slow = head,*fast = head;
    while(fast && fast->next)
    {
        slow = slow->next;
        fast = fast->next->next;
        //推到的一个结论:一个指针从相遇点开始走,一个指针从head走,他们会在入口点相遇
        if(slow == fast)
        {
            struct ListNode* meet = slow;
            while(head != meet)
            {
                head = head->next;
                meet = meat->next;
            }
            return meet;
        }
    }
    return NULL;
}

三、有效的括号

此题C语言不方便解释，只讲解思路

给定一个只包括 ‘(‘，’)’，'{‘，’}’，'[‘，’]’ 的字符串 s ，判断字符串是否有效。

有效字符串需满足：

1、左括号必须用相同类型的右括号闭合。
2、左括号必须以正确的顺序闭合。
3、每个右括号都有一个对应的相同类型的左括号。

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    typedef char STDataType;
    typedef struct Stack
    {
        STDataType* a;
        int top;
        int capacity;
    }ST;

    void StackInit(ST* ps)
    {
        ps->a = (STDataType*)malloc(sizeof(STDataType) * 4);
        if (ps->a == NULL)
        {
            printf("malloc fail\n");
            exit(-1);
        }
        ps->capacity = 4;
        ps->top = 0;
    }
    void StackDestroy(ST* ps)
    {
        assert(ps);
        free(ps->a);
        ps->a = NULL;
        ps->top = ps->capacity = 0;
    }

    //入栈
    void StackPush(ST* ps, STDataType x)
    {
        assert(ps);

        //满了 -> 增容
        if (ps->top == ps->capacity)
        {
            STDataType* tmp = realloc(ps->a, ps->capacity * 2 * sizeof(int));
            if (tmp == NULL)
            {
                printf("realloc fail\n");
                exit(-1);
            }
            else {
                ps->a = tmp;
                ps->capacity *= 2;
            }
        }

        ps->a[ps->top] = x;
        ps ->top++;
    }

    //出栈
    void StackPop(ST* ps)
    {
        assert(ps);
        //ps->a[ps->top - 1] = 0;
        //此处有两种情况:
        //一、ps->a[ps->top - 1]本身就是0
        //二、ps->a[ps->top - 1]的数据类型不是int，是其他数据类型

        assert(ps->top > 0);
        //栈空了，调用Pop，直接中止程序报错

        ps->top--;


    }


    STDataType StackTop(ST* ps)
    {
        assert(ps);
        //栈空了,调用Top,直接中止程序报错
        assert(ps->top > 0);

        return ps->a[ps->top - 1];
    }

    bool StackEmpty(ST* ps)
    {
        assert(ps);

        return ps->top == 0;
    }

函数内部使用了一个名为ST的栈数据结构，并通过调用StackInit函数进行初始化。栈用于存储左括号（{ 、[、(），以便后续与右括号进行匹配。

代码的主要逻辑是一个while循环，遍历输入字符串s中的每个字符，直到遇到字符串的结束符\0。在循环中，根据当前字符的不同情况进行处理：

1. 如果当前字符是左括号（{ 、[、(），则将其推入栈中，并移动指针s指向下一个字符。

2. 如果当前字符是右括号（}、]、)），则进行以下操作：

   • 首先检查栈是否为空，如果为空，则说明没有匹配的左括号，直接返回false表示字符串无效。

   • 如果栈不为空，则取出栈顶元素（即最近推入的左括号），并与当前右括号进行匹配。

   • 如果匹配成功（即左括号和右括号匹配），则将栈顶元素弹出，并移动指针s指向下一个字符。

   • 如果匹配失败，则直接返回false表示字符串无效。

3. 如果当前字符不是括号，则直接跳过该字符。

循环结束后，检查栈是否为空。如果栈为空，则说明所有左括号都与右括号成功匹配，返回true表示字符串有效；否则返回false表示字符串无效。

最后，在返回结果之前，调用StackDestroy函数销毁栈，释放相关资源。

bool isValid(char* s) {
    ST st;
    StackInit(&st);
    while (*s != '\0')
    {
        switch (*s)
        {
        case'{':
        case'[':
        case'(':
        {
            StackPush(&st, *s);
            ++s;
            break;
        }
        case'}':
        case']':
        case')':
        {
            if (StackEmpty(&st))
            {
                StackDestroy(&st);
                return false;
            }
            char top = StackTop(&st);
            StackPop(&st);
            //不匹配
            if ((*s == '}' && top != '{')
                || (*s == ']' && top != '[')
                || (*s == ')' && top != '('))
            {
                return false;
            }
            else  //匹配
            {
                ++s;
            }
            break;
        }
        default:
            break;
        }
    }

    bool ret = StackEmpty(&st);
    StackDestroy(&st);
    return ret;
}

今天就先到这了！！！

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