9.环形链表

算法描述

给你一个链表的头节点 head ，判断链表中是否有环。
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。
如果链表中存在环，则返回 true 。 否则，返回 false 。

原题链接

https://leetcode-cn.com/problems/linked-list-cycle/

样例

输入：head = [3,2,0,-4], pos = 1
输出：true
解释：链表中有一个环，其尾部连接到第二个节点。

输入：head = [3,2,0,-4], pos = 1
输出：true
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：false
解释：链表中没有环。

注意点

用O(1)（即，常量）内存解决此问题

说明

fast指针从原点每次走两步，slow指针从原点每次走1步
1.当链表不存在环形时，fast指针一定会实现走到null,则返回false
2.当链表存在环形时，A点是起点，B点是入口，C点是两个指针的第一次相遇点，假设 AB=x ，当 slow 指针走了 x 距离时， fast 指针一定会在环上的某一个点上，紧接着 fast 每次走两步，slow 每次走一步，速度不一致，他们一定会在环上某一点上相遇

时间复杂度O(n)

假设 AB=x ，总长度是 n ，则环的长度是 n−x ，当 slow 指针走到B点时，共走了 x 步， fast 指针，共走了 2x 步，因此前半部分两指针共走了 3x 步，顺时针看 fast 指针到 slow 指针的距离最多是 n−x ，因此最多走 n−x 次， fast 指针就会追上 slow 指针，则 fast 指针走了 2(n−x) 步， slow 指针走了 n−x 步，因此后半部分两指针共走了 3(n−x) 步，因此时间复杂度是 3x+3(n−x)=3n=O(n)

代码

/**
 * Definition for singly-linked list.
 * struct ListNode {
 *     int val;
 *     ListNode *next;
 *     ListNode(int x) : val(x), next(NULL) {}
 * };
 */
class Solution {
public:
    bool hasCycle(ListNode *head) {
        if (!head || !head->next) {
            return false;
        }
 
        ListNode* first = head;
        ListNode* second = head->next;
        while (second) {
            first = first->next;
            second = second->next;
            if (second) {
                second = second->next;
            }
            if (first == second) {
                return true;
            }
        }
 
        return false;
    }
};