★ Linked List Cycle II -- LeetCode

证明单链表有环路：

本文所用的算法 可以 形象的比喻就是在操场当中跑步，速度快的会把速度慢的扣圈 

可以证明，p2追赶上p1的时候，p1一定还没有走完一遍环路，p2也不会跨越p1多圈才追上 

我们可以从p2和p1的位置差距来证明，p2一定会赶上p1但是不会跳过p1的 

因为p2每次走2步，而p1走一步，所以他们之间的差距是一步一步的缩小，4，3，2，1，0 
到0的时候就重合了。

找到环路的起点：

既然能够判断出是否是有环路，那改如何找到这个环路的入口呢？ 

解法如下： 当p2按照每次2步，p1每次一步的方式走，发现p2和p1重合，确定了单向链表有                                        
环路了。

接下来，让p2回到链表的头部，重新走，每次步长不是走2了，而是走1，那么当p1和p2再次 
相遇的时候，就是环路的入口了。 

这点可以证明的： 

在p2和p1第一次相遇的时候，假定p1走了n步骤，环路的入口是在p步的时候经过的，那么有 

1、p1走的路径： p+c ＝ n；        c为p1和p2相交点，距离环路入口的距离；

2、p2走的路径： p+c+k*L = 2*n；  L为环路的周长，k是整数； 

将1式中的p+c=n代入到2式，整理得：n=k*L；

所以，如果从p+c点开始，p1再走n步骤的话，还可以回到p+c这个点 

同时p2从头开始走的话，经过n不，也会达到p+c这点 

显然在这个步骤当中p1和p2只有前p步骤走的路径不同，所以当p1和p2再次重合的时候，必 
然是在链表的环路入口点上。 

code

//Given a linked list, return the node where the cycle begins. If there is no cycle, return null. 
#include<iostream>
#include<fstream>
using namespace std;

struct ListNode {
	int val;
	ListNode *next;
	ListNode(int x) : val(x), next(NULL) {}
};

class Solution {
public:
	ListNode *detectCycle(ListNode *head) {
		ListNode* fast_walker = head;
		if (has_cycle(head, fast_walker)){
			ListNode* cur = head;
			while (fast_walker != cur){
				fast_walker = fast_walker->next;
				cur = cur->next;
			}
			return cur;
		}
		else return NULL;
	}
private:
	bool has_cycle(ListNode* head , ListNode* fast_walker){
		ListNode* slow_walker = head;
		while (slow_walker && fast_walker){
			fast_walker = fast_walker->next;
			if (fast_walker) fast_walker = fast_walker->next;
			else break;
			slow_walker = slow_walker->next;
			if (fast_walker == slow_walker) return true;
		}
		return false;
	}
};

int main(){
	fstream fin("test.txt");
	ListNode* head(0);//此时并没有分配存储地址
	ListNode* tmp = head;//此时相当于 tmp = NULL
	int in = 0;
	while (fin >> in){
		if (!head) {
			head = new ListNode(in);
			tmp = head;
		}
		else{
			while (tmp->next != NULL) tmp = tmp->next;
			tmp->next = new ListNode(in);
			tmp = tmp->next;
			tmp->next = NULL;
		}
	}
	//制造一个环
	tmp->next = head->next;
	Solution ss;
	ListNode* retult = ss.detectCycle(head);
	system("pause");
	return 0;
}