LeetCode142.环形链表II(链表中环的入口节点)

题目

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

为了表示给定链表中的环，我们使用整数 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 仅仅是用于标识环的情况，并不会作为参数传递到函数中。

说明：不允许修改给定的链表。

进阶：

你是否可以使用 O(1) 空间解决此题？

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。


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

来源：力扣（LeetCode）
链接：https://leetcode-cn.com/problems/linked-list-cycle-ii
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解题思路

哈希表

循环链表，每次循环将节点指针存储到哈希表
每次循环时判断当前节点是否已经存在。

时间复杂度：O（n）空间复杂度：O（n）

快慢指针

https://leetcode-cn.com/problems/linked-list-cycle-ii/solution/linked-list-cycle-ii-kuai-man-zhi-zhen-shuang-zhi-/

假设环外节点个数为a,环内节点个数为b
慢指针每次走一步,快指针每次走两步,
假设慢指针走过的步数为s,快指针走过的步数为f
当两指针相遇时：f = 2s 因为快指针速度是慢指针两倍
又可以推导出：f = s + nb 因为快指针进入环以后一直在里面打圈圈,刚好要多走n圈
所有可以推导出：s = nb
从头节点开始走到入环节点需要走：a + nb,
当快慢指针相遇时,慢指针已经走了nb,只需要再走a就可以到达环入口,
然后我们让快指针指向头节点走a路程,
即两指针会在环入口处相遇。

时间复杂度：O（n）空间复杂度：O（1）

代码

type ListNode struct {
	Val int
	Next *ListNode
}

// 哈希表法
func detectCycle(head *ListNode) *ListNode {
	m := map[*ListNode]struct{}{}
	for head != nil{
		if _,ok := m[head];ok{
			return head
		}
		m[head] = struct{}{}
		head = head.Next
	}
	return nil
}

// 快慢指针
func detectCycle2(head *ListNode) *ListNode {
	// 定义快慢指针
	slow,fast := head,head
	for fast != nil{
		// 慢指针每次走一步
		slow = slow.Next
		// 如果快指针没有下一个节点了，说明没有环
		if fast.Next == nil{
			return nil
		}
		// 快指针每次走两步
		fast = fast.Next.Next
		// 如果快慢指针相遇则代表有环
		if fast == slow {
			// 从头开始遍历，在环入口处与慢指针相遇
			p := head
			for p != slow {
				p = p.Next
				slow = slow.Next
			}
			return p
		}
	}
	return nil
}