142. 环形链表 II

1.题目介绍

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。

示例 1：

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。

示例 2：

输入：head = [1,2], pos = 0
输出：返回索引为 0 的链表节点
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：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 $[0,{10}^4]$ 内
• $-{10}^5<=Node.val<={10}^5$
• $pos$ 的值为 $-1$ 或者链表中的一个有效索引

进阶：你是否可以使用 $O(1)$ 空间解决此题？

2.题解

2.1 哈希表

思路

使用哈希表存储每一个经过的节点，如果遇到重复节点，即退出返回该节点
如果遍历完也没遇到，说明没有形成环，返回NULL

代码

class Solution {
public:
    ListNode *detectCycle(ListNode *head) {
        unordered_set<ListNode*> us;
        ListNode* p = head;
        while (p != nullptr){
            if (us.count(p)) return p;
            us.insert(p);
            p = p->next;
        }
        return NULL;
    }
};

2.2 快慢指针

思路

这里使用数学关系解决了如何得到环头结点的问题。

代码

class Solution {
public:
    ListNode *detectCycle(ListNode *head) {
        ListNode* slow = head, *fast = head;
        while(fast != nullptr){
            if (fast->next == nullptr) return NULL;
            slow = slow->next;
            fast = fast->next->next;
            if (slow == fast){
                ListNode* ptr = head;
                while (slow != ptr){
                    ptr = ptr->next;
                    slow = slow->next;
                }
                return ptr;
            }
        }
        return NULL;
    }
};