[菜鸟训练]141. 环形链表

题目描述：

给定一个链表，判断链表中是否有环。

如果链表中有某个节点，可以通过连续跟踪 next 指针再次到达，则链表中存在环。 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 不作为参数进行传递，仅仅是为了标识链表的实际情况。

如果链表中存在环，则返回 true 。 否则，返回 false 。

进阶：
你能用 O(1)（即，常量）内存解决此问题吗？

示例 1：

输入：head = [3,2,0,-4], pos = 1
输出：true
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：true
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：false
解释：链表中没有环。

提示：
链表中节点的数目范围是 [0, 10⁴]
-10⁵ <= Node.val <= 10⁵
pos 为 -1 或者链表中的一个 有效索引 。

解题思路：

方法一：使用哈希表的方式，将已经遍历到的链表上的元素添加到哈希表中，如果存在环，遍历链表的时候一定会再次遇到该元素，也就是当一个元素第二次遇到就说明链表上存在环，直接return true即可。倘若都遍历完，不存在上述情况，return false。
时间复杂度：O(n)
空间复杂度：O(n)

代码：

public class Solution {
    public boolean hasCycle(ListNode head) {
        HashSet<ListNode> set = new HashSet<>();
        while(head != null){
            if(set.contains(head) == false){
                set.add(head);
                head = head.next;
            }
            else{
                return true;
            }
        }
        return false;

    }
}

方法二：快慢指针。Floyd判圈法。
一个快指针，一个慢指针，快指针每次移动两个元素，慢指针一次移动一个元素，如果不存在环的话一定是，快指针先于慢指针到达链表的尾部；如果存在环的话，它们经过一段时间后，会在环中相遇，即快指针可能会套几圈慢指针，圈的长度为环的长度。
时间复杂度：O(n)
空间复杂度：O(1)

代码：

public class Solution {
    public boolean hasCycle(ListNode head) {
       //如果链表为空或只有一个元素都不会存在环
       if(head == null || head.next == null){
           return false;
       }
       //因为下面使用的while循环，所以为了让循环能进行下去，我们这里让快指针指向了慢指针的下一个元素
       //使用do-while循环则不需要在意这一点，即快慢指针都可指向head
       ListNode slow = head;
       ListNode fast = head.next;
       while(slow != fast){
           //fast到达链表尾部
           if(fast == null || fast.next == null){
               return false;
           }
            fast = fast.next.next;
            slow = slow.next;
       }
       //跳出循环则说明快慢指针相遇，存在环
       return true;
    }
}