环形链表 leetcode 142 （代码随想录）

题目

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。

思路一: 哈希表

        使用哈希表 (HashSet) 来记录访问过的节点，并检查是否有节点被重复访问，从而判断链表是否有环，并返回第一个入环节点。

public class Solution {
    public ListNode detectCycle(ListNode head) {
        ListNode pos = head;
        Set<ListNode> visited = new HashSet<>();
        while (pos != null) {
            if (visited.contains(pos)) {  // 如果节点已经访问过，说明是入环点
                return pos;
            }
            visited.add(pos);  // 记录当前节点
            pos = pos.next;
        }
        return null;  // 无环
    }
}

时间复杂度：O(n)，每个节点最多遍历一次。

空间复杂度：O(n)，由于使用了 HashSet 记录所有访问过的节点，最坏情况下需要存储所有节点。

思路二：Floyd 判圈算法（快慢指针法）

        使用快指针 fast 每次移动两步，慢指针 slow 每次移动一步。如果链表中存在环，快慢指针最终会在环内相遇。

public ListNode detectCycle(ListNode head) {
    if (head == null || head.next == null) return null;

    ListNode slow = head, fast = head;

    // 快慢指针寻找相遇点
    while (fast != null && fast.next != null) {
        slow = slow.next;
        fast = fast.next.next;
        if (fast == slow) { // 相遇
            ListNode entry = head;
            while (entry != slow) { // 找入环点
                entry = entry.next;
                slow = slow.next;
            }
            return entry;
        }
    }

    return null; // 无环
}

时间复杂度：O(n)，每个节点最多遍历一次。

空间复杂度：O(1)，只使用了固定数量的指针，额外空间开销为常数。

总结

• Floyd 判圈算法 是检测环和寻找入环节点的经典方法，时间和空间复杂度都非常优秀。
• 适用于各种有环或无环链表场景。