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457. 环形数组是否存在循环

题目描述

存在一个不含 0 环形 数组 nums ,每个 nums[i] 都表示位于下标 i 的角色应该向前或向后移动的下标个数:

  • 如果 nums[i] 是正数,向前(下标递增方向)移动 |nums[i]|
  • 如果 nums[i] 是负数,向后(下标递减方向)移动 |nums[i]|

因为数组是 环形 的,所以可以假设从最后一个元素向前移动一步会到达第一个元素,而第一个元素向后移动一步会到达最后一个元素。

数组中的 循环 由长度为 k 的下标序列 seq 标识:

  • 遵循上述移动规则将导致一组重复下标序列 seq[0] -> seq[1] -> ... -> seq[k - 1] -> seq[0] -> ...
  • 所有 nums[seq[j]] 应当不是 全正 就是 全负
  • k > 1

如果 nums 中存在循环,返回 true ;否则,返回 false

 

示例 1:

输入:nums = [2,-1,1,2,2]
输出:true
解释:图片展示了节点间如何连接。白色节点向前跳跃,而红色节点向后跳跃。
我们可以看到存在循环,按下标 0 -> 2 -> 3 -> 0 --> ...,并且其中的所有节点都是白色(以相同方向跳跃)。

示例 2:

输入:nums = [-1,-2,-3,-4,-5,6]
输出:false
解释:图片展示了节点间如何连接。白色节点向前跳跃,而红色节点向后跳跃。
唯一的循环长度为 1,所以返回 false。

示例 3:

输入:nums = [1,-1,5,1,4]
输出:true
解释:图片展示了节点间如何连接。白色节点向前跳跃,而红色节点向后跳跃。
我们可以看到存在循环,按下标 0 --> 1 --> 0 --> ...,当它的大小大于 1 时,它有一个向前跳的节点和一个向后跳的节点,所以 它不是一个循环。
我们可以看到存在循环,按下标 3 --> 4 --> 3 --> ...,并且其中的所有节点都是白色(以相同方向跳跃)。

 

提示:

  • 1 <= nums.length <= 5000
  • -1000 <= nums[i] <= 1000
  • nums[i] != 0

 

进阶:你能设计一个时间复杂度为 O(n) 且额外空间复杂度为 O(1) 的算法吗?

解法

方法一

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class Solution:
    def circularArrayLoop(self, nums: List[int]) -> bool:
        n = len(nums)

        def next(i):
            return (i + nums[i] % n + n) % n

        for i in range(n):
            if nums[i] == 0:
                continue
            slow, fast = i, next(i)
            while nums[slow] * nums[fast] > 0 and nums[slow] * nums[next(fast)] > 0:
                if slow == fast:
                    if slow != next(slow):
                        return True
                    break
                slow, fast = next(slow), next(next(fast))
            j = i
            while nums[j] * nums[next(j)] > 0:
                nums[j] = 0
                j = next(j)
        return False
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class Solution {
    private int n;
    private int[] nums;

    public boolean circularArrayLoop(int[] nums) {
        n = nums.length;
        this.nums = nums;
        for (int i = 0; i < n; ++i) {
            if (nums[i] == 0) {
                continue;
            }
            int slow = i, fast = next(i);
            while (nums[slow] * nums[fast] > 0 && nums[slow] * nums[next(fast)] > 0) {
                if (slow == fast) {
                    if (slow != next(slow)) {
                        return true;
                    }
                    break;
                }
                slow = next(slow);
                fast = next(next(fast));
            }
            int j = i;
            while (nums[j] * nums[next(j)] > 0) {
                nums[j] = 0;
                j = next(j);
            }
        }
        return false;
    }

    private int next(int i) {
        return (i + nums[i] % n + n) % n;
    }
}
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class Solution {
public:
    bool circularArrayLoop(vector<int>& nums) {
        int n = nums.size();
        for (int i = 0; i < n; ++i) {
            if (!nums[i]) continue;
            int slow = i, fast = next(nums, i);
            while (nums[slow] * nums[fast] > 0 && nums[slow] * nums[next(nums, fast)] > 0) {
                if (slow == fast) {
                    if (slow != next(nums, slow)) return true;
                    break;
                }
                slow = next(nums, slow);
                fast = next(nums, next(nums, fast));
            }
            int j = i;
            while (nums[j] * nums[next(nums, j)] > 0) {
                nums[j] = 0;
                j = next(nums, j);
            }
        }
        return false;
    }

    int next(vector<int>& nums, int i) {
        int n = nums.size();
        return (i + nums[i] % n + n) % n;
    }
};
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func circularArrayLoop(nums []int) bool {
    for i, num := range nums {
        if num == 0 {
            continue
        }
        slow, fast := i, next(nums, i)
        for nums[slow]*nums[fast] > 0 && nums[slow]*nums[next(nums, fast)] > 0 {
            if slow == fast {
                if slow != next(nums, slow) {
                    return true
                }
                break
            }
            slow, fast = next(nums, slow), next(nums, next(nums, fast))
        }
        j := i
        for nums[j]*nums[next(nums, j)] > 0 {
            nums[j] = 0
            j = next(nums, j)
        }
    }
    return false
}

func next(nums []int, i int) int {
    n := len(nums)
    return (i + nums[i]%n + n) % n
}

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