leetcode142. 环形链表 II

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。

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。

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：tail connects to node index 1
解释：链表中有一个环，其尾部连接到第二个节点。

示例 2：

输入：head = [1,2], pos = 0
输出：tail connects to node index 0
解释：链表中有一个环，其尾部连接到第一个节点。

示例 3：

输入：head = [1], pos = -1
输出：no cycle
解释：链表中没有环。

/**
 * 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) {


    }
}

解法1：用set或map，边遍历链表中的节点边把他们加入set（或map）中，若该节点已存在则证明有环，且该节点为链表开始入环的第一个节点。

代码：

/**
 * 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) {
        Set<ListNode> map = new HashSet<>();
        while(head !=null ) {
            if(map.contains(head)) {
                return head;
            }
            map.add(head);
            head = head.next;
        }
        return null;
    }
}

解法2：先用快慢指针判断是否有环。快指针每次走两步，慢指每次针走一步，所以快指针走的长度是慢指针的两倍。

 由图，a为头节点到入环第一个节点的长度，b为入环第一个节点到两指针相遇的节点的长度，c为环除了b剩下的长度。

我们知道快指针走的长度为：a+n(b+c)+b ，慢指针走的长度为：a+b，又因为快指针走的长度为慢指针的两倍，则：2(a+b) = a+n(b+c)+b

化简得：a = (n-1)(b+c)+c

意味着从头结点和相遇点出发一步步走，会在入环的第一个节点相遇。

代码：

/**
 * 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 p1 = head;
        ListNode p2 = head;
        while(p1 != null && p2 != null) {
            p1 = p1.next;
            p2 = p2.next;
            if (p2 == null) break;
            p2 = p2.next;
            if (p1.equals(p2)) {
                p2 = head;
                while(p2 != p1) {
                    p1 = p1.next;
                    p2 = p2.next;
                }
                return p1;
            }
        }
        return null;
    }
}