代码题（15）— 环形链表

1、141. 环形链表

给定一个链表，判断链表中是否有环。

/**
 * Definition for singly-linked list.
 * struct ListNode {
 *     int val;
 *     ListNode *next;
 *     ListNode(int x) : val(x), next(NULL) {}
 * };
 */
class Solution {
public:
    bool hasCycle(ListNode *head) {
        if(head == nullptr || head->next == nullptr)
            return false;
        ListNode* slow = head;
        ListNode* fast = head;
        while(fast != nullptr && fast->next != nullptr)
        {
            slow = slow->next;
            fast = fast->next->next;
            if(slow == fast)
                return true;
        }
        return false;
    }
};

/**
 * Definition for singly-linked list.
 * struct ListNode {
 *     int val;
 *     ListNode *next;
 *     ListNode(int x) : val(x), next(NULL) {}
 * };
 */
class Solution {
public:
    bool hasCycle(ListNode *head) {
        if(head == nullptr || head->next == nullptr)
            return false;
        ListNode* slow = head;
        ListNode* fast = head->next->next;
        while(slow != fast)
        {
            if(fast != nullptr && fast->next != nullptr)
            {
                slow = slow->next;
                fast = fast->next->next;
            }
            else
                return false;
        }
        return true;   
        
    }
};

2、142. 环形链表 II

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

说明：不允许修改给定的链表。

　　 方法一：（最简单）

　　设：链表头是X，环的第一个节点是Y，slow和fast第一次的交点是Z。各段的长度分别是a,b,c，如图所示。环的长度是L。

　　第一次相遇时slow走过的距离：a+b，fast走过的距离：a+b+c+b。

　　因为fast的速度是slow的两倍，所以fast走的距离是slow的两倍，有 2(a+b) = a+b+c+b，可以得到a=c（这个结论很重要！）。

　　我们发现L=b+c=a+b，也就是说，从一开始到二者第一次相遇，循环的次数就等于环的长度。

　　步骤：（1）慢指针走一步，快指针走两步，找到二者相遇的节点，此时慢指针走过的长度就是环的长度；（2）让其中一个指针指向头节点，二者再一起每次走一步，相遇点即环的入口节点。

/**
 * Definition for singly-linked list.
 * struct ListNode {
 *     int val;
 *     ListNode *next;
 *     ListNode(int x) : val(x), next(NULL) {}
 * };
 */
class Solution {
public:
    ListNode *detectCycle(ListNode *head) {
        if(head == nullptr || head->next == nullptr)
            return nullptr;
        ListNode* slow = head;
        ListNode* fast = head;
        while(fast != nullptr && fast->next != nullptr)
        {
            slow = slow->next;
            fast = fast->next->next;
            if(slow == fast)
                break;
        }
        // 此处要判断指针是否为空，即该链表是否有环
        if(fast == nullptr || fast->next == nullptr)
            return nullptr;
        
        slow = head;
        while(slow != fast)
        {
            slow = slow->next;
            fast = fast->next;
        }
        return slow;
    }
};

　　方法二：

　　步骤：（1）判断链表是否有环；（2）求环的长度；（3）环的入口，一个指针不走，一个走环的长度步，之后两个一起每次走一步，直到二者相遇，该节点就是环的入口。

/**
 * Definition for singly-linked list.
 * struct ListNode {
 *     int val;
 *     ListNode *next;
 *     ListNode(int x) : val(x), next(NULL) {}
 * };
 */
class Solution {
public:
    ListNode *detectCycle(ListNode *head) {
        if(head == nullptr || head->next == nullptr)
            return nullptr;
        ListNode* slow = head;
        ListNode* fast = head->next->next;
        while(slow != fast)
        {
            if(fast != nullptr && fast->next != nullptr)
            {
                slow = slow->next;
                fast = fast->next->next;
            }
            else
                return nullptr;
        }
        fast = fast->next;
        int num = 1;
        while(slow != fast)
        {
            num++;
            fast = fast->next;
            
        }
        fast = head;
        for(int i=0;i<num;++i)
            fast = fast->next;
        slow = head;
        while(fast != slow)
        {
            slow = slow->next;
            fast = fast->next;
        }
        return slow;
    }
};