第23题：链表中环的入口结点

题目描述

给一个链表，若其中包含环，请找出该链表的环的入口结点，否则，输出null。

考点

1.鲁棒性：存在环；不为空链表；指针下一个节点存在时才往下走。

2.复杂问题分解成简单问题 。

思路

1.判断链表中存在环：

两个指针，同时从头节点出发，fast的走两步，slow的走一步。

如果fast追上了slow，则说明存在环。

如果fast走到了末尾，fast->next==nullptr，fast都没有追上slow，说明不存在环。

2.判断环的入口：

如果环中有n个节点，fast和slow同时从head出发，先让fast走n步，然后slow和fast一个速度走。

如果slow和fast相遇了，此时相遇的节点就是环的入口。

3.计算环的个数：

第一步判断是否有环时，相遇的节点一定在这个环中，从这个节点开始走，并且计数，如果回到了该节点，就是环的节点个数。

 第一遍

//鲁棒性：是否存在环
ListNode* MeetingNode(ListNode* pHead)
{
	//1.鲁棒性1：头节点为空，返回空
	if (!pHead)
		return nullptr;

	//2.slow先走一步，注意鲁棒性2： 如果slow不存在返回nullptr
	ListNode* slow = pHead->m_pNext;
	if (!slow)
		return nullptr;

	//3.fast走两步
	ListNode* fast = slow->m_pNext;

	//4.如果fast和slow都存在的情况
	while (fast&& slow)
	{
		//4.1 如果两个指针相遇了，返回相遇节点
		if (fast == slow)
			return fast;

		//4.2 slow先走到下一步
		slow = slow->m_pNext;

		//4.3 fast要走两步，先走第一步，在测试鲁棒性之后，走第二部
		fast = fast->m_pNext;
		if (fast)
		{
			fast = fast->m_pNext; 
		}
	}

	//5.如果fast和slow都没有相遇，返回nullptr
	return nullptr;
}

//找到入口
ListNode* EntryNodeOfLoop(ListNode* pHead)
{
	//1.鲁棒性检查：判断是否含有环,如果没有，返回空
	ListNode* MeetNode = MeetingNode(pHead);
	if (!MeetNode)
		return nullptr;

	//2.设置环内节点计数参数，从1开始
	int count = 1;

	//3.新建一个指针从相遇节点的下一个走
	ListNode* Node = MeetNode->m_pNext;
	
	//4.边走边计数，走到遇到自己为止，
	while (Node&& (Node != MeetNode))
	{
		Node = Node->m_pNext;
		count++;
	}
	Node = nullptr;

	//5.先让fast走n步
	ListNode* fast= pHead;
	for(int i=0;i<count;i++)
	{ 
		fast= fast->m_pNext; 
	}

	//6.slow开始走
	ListNode* slow = pHead;
	while (slow&&fast)
	{
		if (slow == fast)
			return fast;

		slow = slow->m_pNext;
		fast = fast->m_pNext;
	}



}

第二遍

/*
struct ListNode {
    int val;
    struct ListNode *next;
    ListNode(int x) :
        val(x), next(NULL) {
    }
};
*/
class Solution {
public:
    //检查是否有环，并返回环中的节点
    ListNode* MeetingNode(ListNode* pHead)
    {
        //1.鲁棒性测试1：空链表
        if(!pHead)
            return nullptr;
        //2.鲁棒性2：头节点的next为空
        if(!pHead->next)
            return nullptr;
        
        //3.定义slow和fast,同时出发,slow走一步，fast走两步
        ListNode* slow=pHead->next;
        ListNode* fast=slow->next;
        
        //4.鲁棒性3：fast走到第二部如果不存在
        if(!fast)
            return nullptr;
        
        //5.while循环条件：fast和slow都存在的情况
        while(fast&&slow)
        {
            //5.1 如果相遇，返回相遇点
            if(fast==slow)
                return fast;
            //5.2 slow走一步
            slow =slow->next;
            
            //5.3 fast走两步，先判断走的第一步是否为空，如果为空，就不是循环列表，也不能走第二步，返回
            fast=fast->next;
            if(!fast)
                return nullptr;
            else
                fast=fast->next;
            
        }
        
        //6. 如果没有相遇,返回空
        return nullptr;
        
        
    }
    
    //找到环中的入口
    ListNode* EntryNodeOfLoop(ListNode* pHead)
    {
        //1.如果不存在环，返回空
        ListNode* meetNode= MeetingNode(pHead);
        if(!meetNode)
            return nullptr;
        
        //2.计算环的节点个数
        int count=1;
        ListNode* node=meetNode->next;
        while(node!=meetNode)
        { 
            node=node->next;
            count++;
        }
        node=nullptr;
        
        //3.寻找入口节点
        ListNode* fast = pHead;
        ListNode* slow = pHead;
        //3.1 fast先走N步
        for(int i=0;i<count;i++)
        {
            fast=fast->next;
        }
        
        //3.2 slow开始走，如果fast和slow相遇了就是环的入口
        while(slow!=fast)
        {
            slow= slow->next;
            fast=fast->next;
        }
        
        return fast;
    }
    
    
};

注意：如果有循环链表是不会到nullptr的，所以不用判断nullptr了。