Question

首先，我应该提一下，我已经检查并理解了最流行的算法，用于检测链接列表是否有循环（讨论此How to detect a loop in a linked list?）

然而，我尝试实现自己的想法，它似乎适用于我的示例 - 但它在http://leetcode.com/的执行时间失败，这使我认为它可以进入无限循环。

我的问题是：我需要知道我的代码是否正确，或者在某些情况下它确实会进入无限循环。

这是单链表的定义。

class ListNode {
   int val;
   ListNode next;
   ListNode(int x) {
       val = x;
       next = null;
   }
}

这是功能：

public boolean hasCycle(ListNode head) {
    //create a list that will contain the elements that have been visited
    List<ListNode> ref = new ArrayList<ListNode>();

    ListNode element = head;
    //add the first element to the list
    ref.add(head);

    boolean contains = false;

    //the special case when the linkedlist is empty
    if(head==null)
        return false;
    while(contains == false){
        if(element.next!=null && !ref.contains(element.next)){
            ref.add(element.next);
            element = element.next;
            contains = false;
        }
        else if (ref.contains(element.next))
            contains = true;
        else if(element.next == null)
            return false;
    }
    return contains;
}

Answer 1

我认为您的代码无法进入无限循环。遵循算法的可能控制流程：

如果head为null，则返回false。头为空现在是一个不变量。
如果head的下一个节点本身，则返回false。头部被预先添加到被访问元素的集合中，这使得这很简单。
如果当前节点的下一个节点非空并且以前没有访问过，请将其添加到访问节点列表中并继续执行。
如果当前节点的下一个节点非空但之前已被访问过，请执行（现在多余的）检查以确保该节点先前已被访问过。此时我们保证在列表中有一个循环，所以我们返回true。
如果当前节点的下一个节点为空，请检查先前是否已访问过任何空节点。这个特殊的分支是无法达到的，这要归功于我们的头部不是一开始就是空的。
执行（现在多余的）检查以查看当前节点的下一个节点是否为空。此时，当前元素的下一个元素为空是有保证的，因此可以得出结论，当列表完全遍历时没有遇到循环并且返回false是安全的。

在任何时候都没有一个分支导致程序状态没有以某种方式前进，因此可以安全地说无限循环不是问题。

您的算法的真正问题似乎是它的时间复杂性。确保java.util.ArrayList不包含特定值需要完全遍历列表并每次在每个元素上调用Object＃equals。如果你没有使用像你所链接的更传统的循环节点链接检查算法之一，我肯定建议使用java.util.HashSet代替这样的东西。它通过设计提供非常快速的查找，以确定元素是否存在于其中。

此外，如果您处于一种不太习惯的情况下，其中存在为节点编写的自定义equals和hashCode方法，则可能不得不求助于通过使用hashCode和equals方法通过系统代理的包装类来跟踪节点。 #identityHashCode对真实节点的调用和引用相等性检查。否则，当一个人确实没有循环时，算法可能会确定存在一个循环。

检测链表中的循环

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