142. 环形链表 II

@yiyi123

已于 2023-03-28 15:47:51 修改

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分类专栏：刷题文章标签：链表数据结构

于 2023-03-28 15:32:38 首次发布

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该文介绍了两种方法来检测链表中是否存在环，并找到环的起始节点。方法一是使用快慢指针，当快指针和慢指针相遇时确定有环，然后从头节点和相遇点同时遍历找到环的起始节点。方法二是利用哈希表存储遍历过的节点，遇到已存在的节点即说明有环。

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142. 环形链表 II

中等

给定一个链表的头节点 head ，返回链表开始入环的第一个节点。如果链表无环，则返回 null。

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，评测系统内部使用整数 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。
不允许修改链表。

示例 1：
在这里插入图片描述
输入：head = [3,2,0,-4], pos = 1
输出：返回索引为 1 的链表节点
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：返回索引为 0 的链表节点
解释：链表中有一个环，其尾部连接到第一个节点。
示例 3：
在这里插入图片描述
输入：head = [1], pos = -1
输出：返回 null
解释：链表中没有环。

提示：
链表中节点的数目范围在范围 [0, 104] 内
-105 <= Node.val <= 105
pos 的值为 -1 或者链表中的一个有效索引

方法一:快慢指针

在这里插入图片描述
由上图可知:
(1)当slow和fast在P点相遇时,重新建立节点K=A,节点W=P.速度都与slow相同
(2)K->F的路程为(N-1)*C+X;
W->F路程:X;
(3)W走了(N-1)*C后,又回到了相遇点,W->F距离为X;
K也走了(N-1)*C,距离F也为X;
(4)在这时,他们就能在环的第一个节点处相遇

/**
 * Definition for singly-linked list.
 * class ListNode {
 *     int val;
 *     ListNode next;
 *     ListNode(int x) {
 *         val = x;
 *         next = null;
 *     }
 * }
 */
public class Solution {
    public ListNode detectCycle(ListNode head) {
        ListNode slow = head;
        ListNode fast = head;
        while(slow != null && fast != null&& fast.next != null){
            slow = slow.next;//一次走一步
            fast = fast.next.next;//一次走两步
            //找到相遇点时
            if(slow == fast){
               ListNode circleFirst = head;
               while(circleFirst != slow){
                   circleFirst = circleFirst.next;
                   slow = slow.next;
               }
               return circleFirst;
            }
        }
        return null;
    }
}

方法二:哈希表

我们遍历链表中的每个节点，并将它记录下来；一旦遇到了此前遍历过的节点，就可以判定链表中存在环。
万一有人迷糊,可能有人要问了,如果一个链表中有相同数值的节点,并且不构成环,那不是错了么.实际上就算节点的值相同,但是他们的地址是不一样的,而我们比较的就是地址,每一个位置都是唯一的.第一次走过的地方,走过后又经过了这里,那不就是在兜圈子吗,就找到了兜圈子的起点.

public class Solution {
    public ListNode detectCycle(ListNode head) {
       Set<ListNode> set = new HashSet<>();
       ListNode cur = head;
       while(cur != null){
           if(set.contains(cur)){
               return cur;
           }else {
               set.add(cur);
           }
           cur = cur.next;
       }
       return null;
    }
}