数据结构单链表之检测和删除链表中的循环

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编写一个函数detectAndRemoveLoop() 来检查给定的链表是否包含循环，如果存在循环，则删除循环并返回 true。如果列表不包含循环，则返回 false。下图显示了一个带有循环的链表。detectAndRemoveLoop() 必须将下面的列表更改为 1->2->3->4->5->NULL。

我们还建议阅读以下帖子作为此处讨论的解决方案的先决条件。编写一个 C 函数来检测链表中的循环在尝试删除循环之前，我们必须检测它。上面帖子中讨论的技术可用于检测循环。要移除循环，我们需要做的就是获取指向循环最后一个节点的指针。例如，上图中值为 5 的节点。一旦我们有了指向最后一个节点的指针，我们就可以将这个节点的下一个节点设置为 NULL，循环就消失了。
我们可以轻松地使用哈希或访问节点技术（在上面提到的帖子中讨论过）来获取指向最后一个节点的指针。想法很简单：下一个已被访问（或散列）的第一个节点是最后一个节点。
我们也可以使用弗洛伊德循环检测算法来检测和删除循环。在弗洛伊德算法中，慢指针和快指针在循环节点相遇。我们可以使用这个循环节点来移除循环。当使用 Floyd 算法进行循环检测时，有以下两种不同的消除循环方法。

方法一（一一查） 我们知道，当快慢指针在一个公共点相遇时，弗洛伊德循环检测算法就终止了。我们也知道这个公共点是循环节点之一（上图中的 2 或 3 或 4 或 5）。将 this 的地址存储在一个指针变量中，比如 ptr2。之后，从链表的头部开始，一一检查节点是否可以从 ptr2 到达。每当我们找到一个可达的节点时，我们就知道这个节点是链表中循环的起始节点，我们可以得到这个节点的前一个节点的指针。

输出：

Linked List after removing loop 
50 20 15 4 10

方法二（更好的解决方案）

该方法还依赖于 Floyd's Cycle 检测算法。
使用 Floyd 循环检测算法检测循环并获取指向循环节点的指针。
计算循环中的节点数。让计数为k。
将一个指针固定到头部，另一个指向头部的第 k 个节点。
以相同的速度移动两个指针，它们将在循环起始节点相遇。
获取指向循环最后一个节点的指针并将其下一个设为 NULL。

#include <bits/stdc++.h>
using namespace std;

struct Node {
	int data;
	struct Node* next;
};

void removeLoop(struct Node*, struct Node*);

int detectAndRemoveLoop(struct Node* list)
{
	struct Node *slow_p = list, *fast_p = list;

	while (slow_p && fast_p && fast_p->next) {
		slow_p = slow_p->next;
		fast_p = fast_p->next->next;

		if (slow_p == fast_p) {
			removeLoop(slow_p, list);

			/* Return 1 to indicate that loop is found */
			return 1;
		}
	}

	return 0;
}

void removeLoop(struct Node* loop_node, struct Node* head)
{
	struct Node* ptr1 = loop_node;
	struct Node* ptr2 = loop_node;

	unsigned int k = 1, i;
	while (ptr1->next != ptr2) {
		ptr1 = ptr1->next;
		k++;
	}

	ptr1 = head;

	ptr2 = head;
	for (i = 0; i < k; i++)
		ptr2 = ptr2->next;

	while (ptr2 != ptr1) {
		ptr1 = ptr1->next;
		ptr2 = ptr2->next;
	}

	while (ptr2->next != ptr1)
		ptr2 = ptr2->next;

	ptr2->next = NULL;
}

void printList(struct Node* node)
{
	while (node != NULL) {
		cout << node->data << " ";
		node = node->next;
	}
}

struct Node* newNode(int key)
{
	struct Node* temp = new Node();
	temp->data = key;
	temp->next = NULL;
	return temp;
}

int main()
{
	struct Node* head = newNode(50);
	head->next = newNode(20);
	head->next->next = newNode(15);
	head->next->next->next = newNode(4);
	head->next->next->next->next = newNode(10);

	head->next->next->next->next->next = head->next->next;

	detectAndRemoveLoop(head);

	cout << "Linked List after removing loop \n";
	printList(head);
	return 0;
}

输出：

Linked List after removing loop 
50 20 15 4 10

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