力扣第142题.环形链表II

142. 环形链表 II

  • 题目
  • 题解一:快慢指针
  • 题解二:哈希表

题目

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。

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。

示例 1:

力扣第142题.环形链表II_第1张图片

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。
示例 2:
力扣第142题.环形链表II_第2张图片

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。
示例 3:

力扣第142题.环形链表II_第3张图片

输入:head = [1], pos = -1
输出:返回 null
解释:链表中没有环。

提示:

链表中节点的数目范围在范围 [0, 104] 内
-105 <= Node.val <= 105
pos 的值为 -1 或者链表中的一个有效索引

进阶:你是否可以使用 O(1) 空间解决此题?

来源:力扣(LeetCode)
链接:https://leetcode-cn.com/problems/linked-list-cycle-ii
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题解一:快慢指针

算是环形链表一的那道题的进阶

在环形链表一的基础上,返回环的开始节点
在环存在的情况下,进行判断返回。

以下文字来自力扣官网:
我们使用两个指针,fast 与 slow。它们起始都位于链表的头部。随后,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。如果链表中存在环,则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 aa。slow 指针进入环后,又走了 bb 的距离与 fast 相遇。此时,fast 指针已经走完了环的 nn 圈,因此它走过的总距离为 a+n(b+c)+b=a+(n+1)b+nca+n(b+c)+b=a+(n+1)b+nc。

力扣第142题.环形链表II_第4张图片

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+nc=2(a+b) \implies a=c+(n-1)(b+c)
a+(n+1)b+nc=2(a+b)⟹a=c+(n−1)(b+c)

有了 a=c+(n-1)(b+c)a=c+(n−1)(b+c) 的等量关系,我们会发现:从相遇点到入环点的距离加上 n-1n−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 相遇时,我们再额外使用一个指针 ptr。起始,它指向链表头部;随后,它和slow 每次向后移动一个位置。最终,它们会在入环点相遇。

作者:LeetCode-Solution
链接:https://leetcode-cn.com/problems/linked-list-cycle-ii/solution/huan-xing-lian-biao-ii-by-leetcode-solution/
来源:力扣(LeetCode)
著作权归作者所有。商业转载请联系作者获得授权,非商业转载请注明出处。

/**
 * 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){//一、前提
            return head;
        }
        ListNode slowPtr=head,fastPtr=head;//二、声明
        boolean loopExists=false;
        while(fastPtr.next!=null && fastPtr.next.next!=null){
            slowPtr=slowPtr.next;
            fastPtr=fastPtr.next.next;
            if(slowPtr==fastPtr){
                loopExists=true;
                break;//这里一定要break结束。因为不用就会时间溢出
            }
        }
        if(loopExists){//环存在的情况
            slowPtr=head;
            while(slowPtr!=fastPtr){//这里要用whlie,而不是if
                slowPtr=slowPtr.next;
                fastPtr=fastPtr.next;
            }
            return slowPtr;//返回环的开始节点
        }
        return null;//环不存在
    }
}

时间复杂度为O(n)

题解二:哈希表

用哈希表把走过的节点记录下来,这样再次经过这个节点时,就表示有环,直接返回

/**
 * 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){//一、前提
            return head;
        }
        ListNode pos=head;
        Set<ListNode> visited =new HashSet <ListNode>();
        while(pos!=null){
            if(visited.contains(pos)){//注意格式。这个用法就很方便
                return pos;
            }
            else{
                visited.add(pos);
            }
            pos=pos.next;
        }
        return null;
    }
}

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