142. 环形链表 II

题目描述

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。

为了表示给定链表中的环，我们使用整数 pos 来表示链表尾连接到链表中的位置（索引从 0 开始）。 如果 pos 是 -1，则在该链表中没有环。注意，pos 仅仅是用于标识环的情况，并不会作为参数传递到函数中。

说明：不允许修改给定的链表。

• 示例1

输入：head = [3,2,0,-4], pos = 1
输出：返回索引为 1 的链表节点
解释：链表中有一个环，其尾部连接到第二个节点。

解题思路

• 哈希表
  遍历链表，使用哈希表记录访问过的节点，当发现节点已访问过时，则该链表构成环，此节点为开始入环的第一个节点。

/**
 * Definition for singly-linked list.
 * class ListNode {
 *     int val;
 *     ListNode next;
 *     ListNode(int x) {
 *         val = x;
 *         next = null;
 *     }
 * }
 */
public class Solution {
    public ListNode detectCycle(ListNode head) {
        ListNode tmp = head;
        Set<ListNode> set = new HashSet<>();
        while (tmp != null) {
            if (!set.add(tmp)) {
                return tmp;
            }
            tmp = tmp.next;
        }

        return null;
    }
}

• 双指针
  设置两个快慢指针,快指针每次走两步，慢指针每次走一步，当两者相遇时则代表存在环。
  快指针走过的步数f，慢指针走过的步数s;
  非环的长度为a，环的长度为b；
  快指针速度比慢指针快两倍，f=2s；
  快指针相比慢指针多走了n圈，f=s+nb;
  可以得到s=nb；
  注意某个指针从起点出发到入环点，走过的距离可以表示为a+nb；
  可以得到慢指针只要再走a步，便可以到达入环点。
  但是这个a长度未知，怎么解决呢？
  当快慢指针相遇时，我们可以再放一个指针在头结点，让该节点与慢指针继续按步走，它两相遇的时刻则恰好走了a步，到达入环点。

public class Solution {
    public ListNode detectCycle(ListNode head) {
        if (head==null) {
            return null;
        }
        ListNode slow = head;
        ListNode fast = head;
        while (fast!=null) {
            slow=slow.next;
            if (fast.next!=null) {
                fast=fast.next.next;
            } else {
                return null;
            }
            if (fast==slow) {
                ListNode ptr = head;
                while (ptr!=slow) {
                    ptr=ptr.next;
                    slow=slow.next;
                }
                return ptr;
            }
        }
        return null;
    }
}