【leetcode】环形链表(Floyd算法解决)

题目描述

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。
【leetcode】环形链表(Floyd算法解决)_第1张图片


解题思路

想法

当然一个跑得快的人和一个跑得慢的人在一个圆形的赛道上赛跑,会发生什么?在某一个时刻,跑得快的人一定会从后面赶上跑得慢的人。

算法思路

关键:快慢指针的应用
思路:设置两个快慢指针,快指针每次移动两步,慢指针每次移动一步。如果该链表无环,则快慢指针不会相遇,直接返回null即可。如果该链表有环,则两个指针必会在某个结点相遇。可以并且根据计算公式可以根据相遇结点来找到链表成环的节点。


算法过程

【leetcode】环形链表(Floyd算法解决)_第2张图片

阶段一:

快指针和慢指针分别从链表头出发,每次循环时,慢指针移动一步,快指针移动两步。
如果该链表没有结点处成环,则直接快指针遍历结束时返回null即可。
如果该链表在某个结点处成环,则快慢指针必定在某个节点处相遇。这里要注意的关键点在于:快指针走过的路程始终是慢指针的2倍
对此可以列出公式:
2*(F+a) = F+a+b+a
其中,等号左边是快慢指针相遇之前慢指针走过的路程,等号右边是快指针走过的路程。根据二者的速度关系,可知慢指针走过的路程是快指针的二分之一。

阶段二

由阶段一的分析,将我们所列出的等式进行化简可知,F=b。
这就是我们整个解题的突破口!!!
知道了F=b之后(可以结合上面分析的图来看),我们整个解题的方向也就有啦。
我们可以首先用快慢指针找到相遇结点,然后再分别从链表头和相遇结点出发走相同的“路程”,在某一个结点快慢指针必定会相遇,而相遇的结点也就是整个链表成环的入口。也就得到我们想要的答案。


代码

//基本思路:快慢指针
//Floyd算法
 class Solution142s{
    public ListNode detectCycle(ListNode head) {
        if(head == null)
            return null;
        if(getIntersect(head) == null)
            return null;

        ListNode p = head;
        ListNode q = getIntersect(head);

        while(p!=q){
            p = p.next;
            q = q.next;
        }

        return p;
    }
//寻找快慢指针相遇的结点
    public ListNode getIntersect(ListNode head){
        ListNode p = head;
        ListNode fastp = head;
        while(fastp!=null && fastp.next!=null){
            p = p.next;
            fastp = fastp.next.next;
            if(p == fastp){
                return p;
            }
        }
        return null;

    }
}

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