剑指Offer-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。

解题思路—HashMap：使用HashMap存储链表结点，当链表结点重复时，即有环时，输出当前结点即可。
解题思路—快慢指针：这里有一个可以判断链表是否有环并且找到环入口的既定方法，这个方法很巧妙：

设置两个指针pfast和pslow，同时从链表头出发，pfast一次走两步，pslow一次走一步，如果链表有环，则两个指针必定会在环内相遇。此时只要一个指针重新指向链表头部，另外一个指针在相遇结点，同时出发，一次走一步，它们相遇的结点就是环入口结点。

这个定理如何证明呢，以下是证明过程：

设链表头至环入口结点的距离为x，环入口至pfast和pslow相遇结点的距离为a，环的总长为c。
当pfast和pslow相遇时，pslow走过的路程为 x + m*c + a，pfast走过的路程为x + n*c + a。因为pfast的速度是pslow的两倍，所以2*(x + m*c + a) = x + n*c + a，即x = (n - 2 * m )*c - a = (n - 2 *m -1 )*c + c - a。
c - a为环内一圈剩余的路程，(n - 2 *m -1 )*c为环的总长的(n - 2 *m -1 )倍，所以现在只需要一个指针指向链表头，另一个指针在相遇结点，同时出发一次一步，当它们相遇时，即走过了x路程长，相遇的结点就是环入口结点。

Java解题—HashMap

import java.util.HashMap;
public class Solution {
    public ListNode EntryNodeOfLoop(ListNode pHead)
    {
        HashMap<ListNode, Integer> map = new HashMap<>();
        while(pHead!=null){
            if(map.containsKey(pHead))
                return pHead;
            map.put(pHead, null);
            pHead = pHead.next;
        }
        return null;
    }
}

Java解题—快慢指针

public class Solution {
    public ListNode EntryNodeOfLoop(ListNode pHead)
    {
        ListNode pfast = pHead;
        ListNode pslow = pHead;

        while(pfast!=null && pfast.next!=null){
            pfast = pfast.next.next;
            pslow = pslow.next;
            if(pfast==pslow)
                break;
        }
        
        if(pfast==null || pfast.next==null)
            return null;
        
        while(pHead!=pslow){
            pHead = pHead.next;
            pslow = pslow.next;
        }
        return pHead;
    }
}