LeetCode 142：环形链表 II Linked List Cycle 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。

Given a ed list, return the node where the cycle begins. If there is no cycle, return null.

To represent a cycle in the given ed list, we use an integer pos which represents the position (0-indexed) in the ed list where tail connects to. If pos is -1, then there is no cycle in the ed list.

Note: Do not modify the ed list.

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。

进阶： 你是否可以不用额外空间解决此题？

Follow-up: Can you solve it without using extra space?

解题思路：

和上一道题比只多了一步判断入环节点在哪。两种方法：

哈希表：

哈希表添加节点时只要发现节点已经存在了，证明就有环形链表。并且已存在的节点即为入环节点

双指针：

画了个图帮助理解：

一快一慢双指针开始从头结点遍历链表，快节点速度为2，慢节点速度为1：

相遇时：

慢节点走了：a+b

由于快指针速度是慢指针的2倍，快节点走了：2(a+b)

快慢节点相遇时快节点比慢节点刚好多走了一圈环形节点。快节点走了：(a+b)+(b+c)

列方程：2(a+b)=(a+b)+(b+c)

解得 a=c

也就是说：相遇节点到入环节点的长度和头节点到入环节点的长度相等

可以得出结论，如果此时让慢节点或快节点中的一个指向头节点，另一个留在相遇节点，然后速度都为1，继续遍历链表，双指针再次相遇时的节点刚好是入环节点。

注：为了理解方便，把长度 b 定为上半部分长度，实际上 b 应该为快慢节点相遇时慢节点绕过环形链表的总长度

哈希表解题：

Java：

public class Solution {    public ListNode detectCycle(ListNode head) {        if (head == null) return null;//如果是空链表直接返回        Set<ListNode> nodeSet = new HashSet<>();//构造哈希表        while (head.next != null) {//链表下一个不为空            if (nodeSet.contains(head)) return head;//哈希表包含该节点则存在环形链表            nodeSet.add(head);//加入节点            head = head.next;//下移一位        }        return null;    }}

Python：

class Solution( ):    def detectCycle(self, head):        """        :type head: ListNode        :rtype: ListNode        """        if head is None:            return None        hashSet=set()#构造集合        while(head.next is not None):            if head in hashSet:#是否已存在                return head            hashSet.add(head)            head=head.next        return None

双指针解题：

Java：

public class Solution {    public ListNode detectCycle(ListNode head) {        if (head == null || head.next == null) {            return null;        }        ListNode slow = head;        ListNode fast = head;        while (fast != null && fast.next != null) {//快指针及其下一位是否为null            slow = slow.next;            fast = fast.next.next;            if (slow == fast) {//如果相同，存在环形链表                slow = head;//指向头节点                while (slow != fast) {//继续遍历，再次相遇时的节点即为入环节点                    slow = slow.next;                    fast = fast.next;                }                return slow;            }        }        return null;    }}

Python：

class Solution( ):    def detectCycle(self, head):        """        :type head: ListNode        :rtype: ListNode        """        if head is None or head.next is None:            return None        slow, fast = head, head        while fast is not None and fast.next is not None:            slow, fast = slow.next, fast.next.next            if slow == fast:                slow = head                while slow != fast:                    slow = slow.next                    fast = fast.next                return slow        return None

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