103.Linked List Cycle II-带环链表 II（难题）

带环链表 II

1. 题目

   给定一个链表，如果链表中存在环，则返回到链表中环的起始节点的值，如果没有环，返回null。

2. 样例

   给出 -21->10->4->5, tail connects to node index 1，返回10

3. 挑战

   不使用额外的空间

4. 题解

   首先通过快慢指针得到该链表是否带环，如果有环则将快慢指针进行重置，分别指向头节点和之前相遇的节点，再进行单步前进，两指针相遇的节点就是环的入口节点。
   证明如下：
   
   如图所示：A为头结点，B为环入口节点，C为快慢指针相遇节点
   x为AB段长度，y为BC段长度，z为CB段长度。
   在相遇时慢指针走过x+y，快指针走过x+y+z+y，由于快指针速度为慢指针的2倍，则有2*(x+y) = x+y+z+y =>x=z，即两指针分别从A、C两点出发，速度相同则必会在B点相遇。

/**
 * Definition for ListNode.
 * public class ListNode {
 *     int val;
 *     ListNode next;
 *     ListNode(int val) {
 *         this.val = val;
 *         this.next = null;
 *     }
 * }
 */ 
public class Solution {
    /**
     * @param head: The first node of linked list.
     * @return: The node where the cycle begins. 
     *           if there is no cycle, return null
     */
    public ListNode detectCycle(ListNode head) {  
        if (head == null || head.next == null)
        {
            return null;
        }
        ListNode enCounter = null;
        ListNode slow = head;
        ListNode quick = head;
        while (true)
        {
            slow = slow.next;
            quick = quick.next;
            if (slow == null || quick == null || quick.next == null)
            {
                return null;
            }
            quick = quick.next;
            if (slow == quick)
            {
                enCounter = slow;
                break;
            }
        }
        slow = head;
        quick = enCounter;
        while (true)
        {
            if (slow == quick)
            {
                enCounter = slow;
                break;
            }
            slow = slow.next;
            quick = quick.next;
        }

        return enCounter;
    }
}

Last Update 2016.12.5