141. 环形链表

1.题目介绍

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）。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 \(false\) 。

示例 1：

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。

示例 2：

输入：head = [1,2], pos = 0
输出：true
解释：链表中有一个环，其尾部连接到第一个节点。

示例 3：

输入：head = [1], pos = -1
输出：false
解释：链表中没有环。

提示：

• 链表中节点的数目范围是 \([0, 10^{4}]\)
• \(-10^{5} <= Node.val <= 10^{5}\)
• \(pos\) 为 \(-1\) 或者链表中的一个 有效索引 。

进阶：你能用 \(O(1)\)（即，常量）内存解决此问题吗？

2.题解

2.1 哈希表

思路

存储所有经过的节点指针到哈希表，并检测哈希表中是否存在当前指针，如存在则说明出现环路，否则若链表正常遍历结束至nullptr则是不存在环路

代码

class Solution {
public:
    bool hasCycle(ListNode *head) {
        unordered_set<ListNode *> hashSet;
        ListNode *p = head;
        while (p != nullptr){
           if(hashSet.count(p)) return true;
           hashSet.insert(p);
           p = p -> next;
        }
        return false;
    }
};

2.2 快慢指针

思路

本方法需要读者对「Floyd 判圈算法」（又称龟兔赛跑算法）有所了解。
假想「乌龟」和「兔子」在链表上移动，「兔子」跑得快，「乌龟」跑得慢。当「乌龟」和「兔子」从链表上的同一个节点开始移动时，如果该链表中没有环，那么「兔子」将一直处于「乌龟」的前方；如果该链表中有环，那么「兔子」会先于「乌龟」进入环，并且一直在环内移动。等到「乌龟」进入环时，由于「兔子」的速度快，它一定会在某个时刻与乌龟相遇，即套了「乌龟」若干圈。
我们可以根据上述思路来解决本题。具体地，我们定义两个指针，一快一慢。慢指针每次只移动一步，而快指针每次移动两步。初始时，慢指针在位置 head，而快指针在位置 head.next。这样一来，如果在移动的过程中，快指针反过来追上慢指针，就说明该链表为环形链表。否则快指针将到达链表尾部，该链表不为环形链表。

代码

class Solution {
public:
    bool hasCycle(ListNode *head) {
       if (head == nullptr || head->next == nullptr)  return false;
       ListNode* fp = head->next;
       ListNode* sp = head;
       while (fp != sp){
          if (fp == nullptr || fp->next == nullptr){
              return false;
          }
          sp = sp->next;
          fp = fp->next->next;
       }
       return true;
    }
};