难度:中等
给定一个链表,返回链表开始入环的第一个节点。 从链表的头节点开始沿着 next
指针进入环的第一个节点为环的入口节点。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。注意,pos
仅仅是用于标识环的情况,并不会作为参数传递到函数中。
说明:不允许修改给定的链表。
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。
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。
输入:head = [1], pos = -1
输出:返回 null
解释:链表中没有环。
提示:
pos
的值为 -1
或者链表中的一个有效索引进阶:是否可以使用 O ( 1 ) O(1) O(1) 空间解决此题?
注意:本题与 142. 环形链表 II 相同。
我们使用两个指针,slow
与 fast
,它们起始都指向链表的头部head
:
slow
指针每次向后移动一个位置,而 fast
指针向后移动两个位置。fast
指针最终将再次与 slow
指针在环中相遇。如下图所示,设链表中环外部分的长度为 a
。slow
指针进入环后,又走了 b
的距离与 fast
相遇。此时,fast
指针已经走完了环的 n
圈,因此它走过的总距离为: a + n ( b + c ) + b a+n(b+c)+b a+n(b+c)+b
根据题意,任意时刻,fast
指针走过的距离都为 slow
指针的 2
倍。因此,我们有
a + ( n + 1 ) b + n c = 2 ( a + b ) a+(n+1)b+nc=2(a+b) a+(n+1)b+nc=2(a+b)
整理得:
a = c + ( n − 1 ) ( b + c ) a=c+(n−1)(b+c) a=c+(n−1)(b+c)
我们会发现:从相遇点到入环点的距离加上 n−1
圈的环长,恰好等于从链表头部到入环点的距离。
因此,当发现 slow
与 fast
相遇后,我们让 slow
指向链表头部 head
,fast
不变:
fast
和 slow
每次向后移动一个位置;C++
/**
* 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) {
if(head == nullptr) return nullptr;
ListNode* slow = head;
ListNode* fast = head;
while(fast != nullptr && fast->next != nullptr){
slow = slow->next;
fast = fast->next->next;
if(slow == fast) break;
}
if(fast == nullptr || fast->next == nullptr) return nullptr;
slow = head;
while(slow != fast){
slow = slow->next;
fast = fast->next;
}
return slow;
}
};
Java
/**
* 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;
ListNode slow = head, fast = head;
while(fast != null && fast.next != null){
slow = slow.next;
fast = fast.next.next;
if(slow == fast) break;
}
if(fast == null || fast.next == null) return null;
slow = head;
while(slow != fast){
slow = slow.next;
fast = fast.next;
}
return slow;
}
}
n
为链表中节点的数目。在最初判断快慢指针是否相遇时,slow
指针走过的距离不会超过链表的总长度;随后寻找入环点时,走过的距离也不会超过链表的总长度。因此,总的执行时间为 O ( n ) O(n) O(n)+ O ( n ) O(n) O(n)= O ( n ) O(n) O(n)。n
为数组的长度。题目来源:力扣。
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