极客笔记C++程序 在链表中找到循环的长度
在链表中，循环是指链表中的某个节点指向链表中已经出现过的节点，使得链表像一个环一样。如果我们想要在链表中找到循环的长度，我们可以使用Floyd循环算法来解决这个问题。Floyd循环算法也称作龟兔赛跑算法，它可以找到链表中的循环，并且得到循环的长度。
本文将会用C++语言，通过给出示例代码和解释，来阐述如何使用Floyd循环算法来解决这个问题。
什么是链表？
链表是指一种动态数据结构，它由若干个节点组成。每个节点都包含了数据以及指向下一个节点的指针。链表的最后一个节点指向NULL，这个NULL指针表示链表的结束。
链表可以有两种类型：单向链表和双向链表。单向链表的每个节点只包含一个指针，指向下一个节点。而双向链表的每个节点包含两个指针，分别指向前一个节点和下一个节点。
链表的优点在于，它可以动态地分配内存，插入和删除节点的操作非常容易。而且链表可以非常有效地存储大量的数据。
以下是一个单向链表的代码示例：
#include <iostream>
using namespace std;
struct ListNode {
int val; // 节点的值
ListNode* next; // 指向下一个节点的指针
ListNode(int x) : val(x), next(NULL) {}
};
int main() {
// 创建一个长度为5的链表
ListNode *head = new ListNode(1);
ListNode *p = head;
for (int i = 2; i <= 5; i++) {
p->next = new ListNode(i);
p = p->next;
}
// 输出链表的值
p = head;
while (p != NULL) {
cout << p->val << " ";
p = p->next;
}
cout << endl;
return 0;
}
输出结果为：1 2 3 4 5
什么是链表的循环？
链表的循环是指链表中的某个节点指向链表中已经出现过的节点，使得链表爱像一个环一样。如果一个链表中没有循环，那么这个链表就是一个单向链表。
以下是一个带有循环的单向链表的代码示例：
#include <iostream>
using namespace std;
struct ListNode {
int val; // 节点的值
ListNode *next; // 指向下一个节点的指针
ListNode(int x) : val(x), next(NULL) {}
};
int main() {
// 创建一个长度为6的循环链表，循环节的长度为4
ListNode *head = new ListNode(1);
ListNode *p = head;
for (int i = 2; i <= 6; i++) {
p->next = new ListNode(i);
p = p->next;
}
p->next = head->next->next;
// 找到链表的循环，并计算循环的长度
ListNode *slow = head, *fast = head;
while (fast != NULL && fast->next != NULL) {
slow = slow->next;
fast = fast->next->next;
if (slow == fast) {
int len = 0;
do {
len++;
slow = slow->next;
} while (slow != fast);
cout << "链表的循环长度为：" << len << endl;
break;
}
}
return 0;
}
输出结果为：链表的循环长度为：4
什么是Floyd循环算法？
Floyd循环算法也称作龟兔赛跑算法，是一种用来查找链表中循环的算法。它利用两个指针，一快一慢，来遍历链表，如果链表中存在循环，那么这两个指针就一定会相遇。
Floyd循环算法需要使用两个指针，一个指针每次向前移动一个节点，另一个指针每次向前移动两个节点。如果链表中存在一个循环，那么这两个指针最终一定会相遇。
在相遇的时候，我们可以利用一个计数器来计算循环的长度。我们将其中一个指针，比如上面代码示例中的slow指针，从相遇点开始继续向前移动，每移动一步计数器加1，直到再次回到相遇点为止。这个计数器的值就是循环的长度。
以下是使用Floyd循环算法查找链表循环长度的代码示例：
// 找到链表的循环，并计算循环的长度
ListNode *slow = head, *fast = head;
while (fast != NULL && fast->next != NULL) {
slow = slow->next;
fast = fast->next->next;
if (slow == fast) {
int len = 0;
do {
len++;
slow = slow->next;
} while (slow != fast);
cout << "链表的循环长度为：" << len << endl;
break;
}
}
怎么编写C++代码来计算链表的循环长度？
以下是使用Floyd循环算法查找链表循环长度的完整代码：
#include <iostream>
using namespace std;
struct ListNode {
int val; // 节点的值
ListNode *next; // 指向下一个节点的指针
ListNode(int x) : val(x), next(NULL) {}
};
int getCycleLength(ListNode *head) {
// 循环的长度设为0
int len = 0;
// 定义两个指针，一个每次移动一个节点，另一个每次移动两个节点
ListNode *slow = head, *fast = head;
while (fast != NULL && fast->next != NULL) {
slow = slow->next;
fast = fast->next->next;
// 如果两个指针相遇了，说明链表中存在循环
if (slow == fast) {
// 将slow指针从相遇点开始移动，每移动一步计数器加1
do {
len++;
slow = slow->next;
} while (slow != fast);
// 计算出循环的长度，返回结果
return len;
}
}
// 如果链表中没有循环，返回0
return len;
}
int main() {
// 创建一个长度为6的循环链表，循环节的长度为4
ListNode *head = new ListNode(1);
ListNode *p = head;
for (int i = 2; i <= 6; i++) {
p->next = new ListNode(i);
p = p->next;
}
p->next = head->next->next;
// 找到链表的循环，并计算循环的长度
int len = getCycleLength(head);
cout << "链表的循环长度为：" << len << endl;
return 0;
}
输出结果为：链表的循环长度为：4
结论
Floyd循环算法可以用来查找链表中的循环，并且计算循环的长度。这个算法使用两个指针来遍历链表，一个每次移动一个节点，另一个每次移动两个节点。如果链表中存在循环，这两个指针最终一定会相遇。如果找到了相遇点，我们可以使用一个指针从相遇点开始继续遍历，每移动一步计数器加1，直到回到相遇点为止。这个计数器的值就是循环的长度。
在C++中，我们可以编写一个函数来实现Floyd循环算法，计算链表的循环长度。使用这个函数可以让我们更方便地找到链表中的循环，并且得到循环的长度。
以上就是如何在链表中找到循环的长度的C++程序的相关内容，希望对大家有所帮助。