142. 环形链表 II（2种方法，带图示）

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。
说明：不允许修改给定的链表。

示例 1：
输入：head = [3,2,0,-4], pos = 1
输出：tail connects to node index 1
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：tail connects to node index 0
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：no cycle
解释：链表中没有环。

进阶：
你是否可以不用额外空间解决此题？

法一：线性空间set

效率：98.64%

思路：

用一个set保存已经走过的结点，每次判断要走的结点是否在set中，如果在，则直接返回该结点，如果不在，则将该结点加入到set中

由于用到了set，所以所需的空间和链表的长度相关

code:

/**
 * Definition for singly-linked list.
 * struct ListNode {
 *     int val;
 *     ListNode *next;
 *     ListNode(int x) : val(x), next(NULL) {}
 * };
 */
class Solution {
public:
    ListNode *detectCycle(ListNode *head) {
        ListNode *temp = head;
        unordered_set m;
        while (temp) {
            if (m.find(temp) == m.end()) {
                m.insert(temp);
                temp = temp -> next;
            }  
            else
                return temp;
        }
        return NULL;
    }
};
static auto x = []() { std::ios::sync_with_stdio(false);std::cin.tie(nullptr);return 0;}();

法二：快慢指针无额外空间法

效率：100%

设定一个快慢指针，慢指针每次往前走一格，快指针每次往前走2格

如果快指针遇到null的话，则表示无环

如果快指针和慢指针相等的话，则表示有环，剩下的就是找出环的起点的问题

找环图示：

由于只有3个额外的指针，所以满足无额外空间的条件

code:

/**
 * Definition for singly-linked list.
 * struct ListNode {
 *     int val;
 *     ListNode *next;
 *     ListNode(int x) : val(x), next(NULL) {}
 * };
 */
class Solution {
public:
    ListNode *detectCycle(ListNode *head) {
        ListNode *slow = head, *fast = head;
        while (fast && fast -> next) {        //判断是否有环
            slow = slow -> next;
            fast = fast -> next -> next;
            if (slow == fast) {                //找环的起点
                ListNode *ret = head;
                while (ret != slow) {
                    ret = ret -> next;
                    slow = slow -> next;
                }
                return ret;
            }
        }
        return NULL;
    }
};
static auto x = []() { std::ios::sync_with_stdio(false);std::cin.tie(nullptr);return 0;}();