LeetCode 142. 环形链表 II

题目

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 。
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。

方法

• 判断是否存在环
  使用快慢指针法，即设两个指针 slow 和 fast，使 slow 每次前进一个节点，而 fast 每次前进两个节点，若两个指针相遇，那么表示该链表存在环。
  ※ 若存在环，那么两个指针一定会相遇。因为 slow 每次前进一个节点， fast 每次前进两个节点，那么 fast 每次比 slow 多走一个节点，即 slow 和 fast 每走一次，他们之间的距离就会缩小 1，最终相遇。
  ※ 若存在环，slow 和 fast 一定会在 slow 进入环后的第一圈相遇。因为 slow 走一圈 fast 走两圈，那么在 slow 进入环后，无论 fast 现在处于环的哪个位置，它一定会在 slow 走一圈内追上。

• 确定环入口的位置
  假设从头节点到环入口处共有 x 个节点，从环入口处到 slow 和 fast 相遇处共有 y 个节点，从 slow 和 fast 相遇处到环入口处共有 z 个节点。

  
  
  
  

  那么在 slow 和 fast 相遇处，slow 走过 x + y 个节点，fast 走过 x + y + n * (y + z)，n 表示 fast 在环内走了 n 圈（n > 1）才与 slow 相遇。因为 slow 每次前进一个节点，fast 每次前进两个节点，所以我们可以得到：fast 走过的节点数 = slow 走过的节点数 * 2，即 (x + y) * 2 = x + y + n * (y + z)，整理得到：x = (n - 1) * (y + z) + z。
  此公式表示，若存在两个指针 p 和 q，p 从头节点出发，q 从 slow 和 fast 相遇处出发，p 和 q 均每次只前进一个节点，那么 p 和 q 将会在环入口处相遇。

# Definition for singly-linked list.
# class ListNode(object):
#     def __init__(self, x):
#         self.val = x
#         self.next = None

class Solution(object):
    def detectCycle(self, head):
        slow = head
        fast = head

        while fast and fast.next:
            slow = slow.next
            fast = fast.next.next

            if slow == fast:
                p = head
                q = slow
                while p != q:
                    p = p.next
                    q = q.next
                return p

        return None

参考

代码相关：https://programmercarl.com/0142.%E7%8E%AF%E5%BD%A2%E9%93%BE%E8%A1%A8II.html