142. 环形链表 II

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。

进阶： 你是否可以不用额外空间解决此题？

解题思路

使用快慢指针，先判断链表是否有环，然后找到环的入口。

1. 使用快慢指针，判断链表是否有环。快指针每次走两步，慢指针每次走一步，如果两者相遇，则链表有环。
2. 如果链表有环，将其中一个指针移到链表头，然后两个指针每次都走一步，当它们再次相遇时，相遇的节点即为环的入口。

C#代码实现

public ListNode DetectCycle(ListNode head) {
    ListNode slow = head;
    ListNode fast = head;

    // 判断链表是否有环
    while (fast != null && fast.next != null) {
        slow = slow.next;
        fast = fast.next.next;
        if (slow == fast) {
            // 链表有环
            // 将其中一个指针移到链表头
            slow = head;
            while (slow != fast) {
                slow = slow.next;
                fast = fast.next;
            }
            return slow; // 返回环的入口
        }
    }

    return null; // 链表无环
}

C代码实现

struct ListNode *detectCycle(struct ListNode *head) {
    struct ListNode *slow = head;
    struct ListNode *fast = head;

    // 判断链表是否有环
    while (fast != NULL && fast->next != NULL) {
        slow = slow->next;
        fast = fast->next->next;
        if (slow == fast) {
            // 链表有环
            // 将其中一个指针移到链表头
            slow = head;
            while (slow != fast) {
                slow = slow->next;
                fast = fast->next;
            }
            return slow; // 返回环的入口
        }
    }

    return NULL; // 链表无环
}

时间复杂度和空间复杂度

• 时间复杂度：O(n)，其中 n 是链表的长度。第一次遍历检测是否有环，第二次遍历找到环的入口。
• 空间复杂度：O(1)。除了常数级别的变量，算法的空间复杂度是常数级别的。