【快慢指针+同频指针】142. 环形链表II

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。
● 进阶:你是否可以使用 O(1) 空间解决此题?

解题思路:快慢指针
● 步骤一:判断是否有环,并找到环内节点。
设置一个快指针fast,快指针每次走两个节点。一个慢指针slow,慢指针每次走一个节点。快指针追逐慢指针,直到相遇或者fast==null。此时fast为空说明无环;如果不为空,相遇点一定为环内元素(\color{red}{注意:不一定是入口元素})。
\color{red}{注意:初始化快慢指针起始位置时,要从head的前驱null开始(head也算是一个节点)!}
\color{blue}{可以先各走一步。即:ListNode\ slow\ =\ head;\ ListNode\ fast\ =\ head.next;}

● 步骤二:重置快慢指针,找到环内入口。
slow设置到head的前驱(null),fast设置到相遇点。此时快慢指针每次移动,均只移动一步!直到相遇,此时才是环的入口。该定理推论如图:

推理图及公式

\color{red}{注意:第2次放置快慢指针起始位置时,slow不能设置为head,因为head也包含在节点长度的计算中!}

/**
 * Definition for singly-linked list.
 * class ListNode {
 *     int val;
 *     ListNode next;
 *     ListNode(int x) {
 *         val = x;
 *         next = null;
 *     }
 * }
 */
public class Solution {
    public ListNode detectCycle(ListNode head) {
        if(head == null) return null;
        // 1、找环中的任意一个点(起点从head前驱,即null开始,这里是已经走了一步了)
        ListNode fast = head.next;
        ListNode slow = head;
        while(fast != null && fast.next != null){
            if(fast == slow) break;
            fast = fast.next.next;
            slow = slow.next;
        }
        if(fast != slow) return null; // 说明没有环
        // 现在找到的点(fast/slow)位于环中

        // 2、找环的入口
        //    快指针从环内相遇点出发, 慢指针初始化为null(注意!!!),经过一跳到达head
        slow = null;
        while(slow != fast){
            if(slow == null) slow = head;
            else slow = slow.next;
            fast = fast.next;
        }
        return fast;
    }
}
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