LeetCode 142. 环形链表 II

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:

LeetCode 142. 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:

LeetCode 142. 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:

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, 10^4] 内
  • -10^5 <= Node.val <= 10^5
  • 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?

解法思路:

1、hash,遍历每个节点并记录,再次遍历到则存在环并返回

2、快慢指针,先判断是否有环,若有,则找出环的第一个节点(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,使用第三个指针(初始化指向head),third 与 slow 刚好在入环处相遇)

法一:

/**
 * 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) {
        // hash
        // Time: O(n)
        // Space: O(n)
        ListNode pos = head;
        Set set = new HashSet<>();
        while (pos != null) {
            if (set.contains(pos)) {
                return pos;
            } else {
                set.add(pos);
            }
            pos = pos.next;
        }
        return null;
    }
}

 法二:

/**
 * 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) {
        // 快慢指针,先判断是否有环,若有,则找出环的第一个节点
        // 1. 判断是否有环
        if (head == null || head.next == null || head.next.next == null) return null;
        ListNode slow = head;
        ListNode fast = head;
        boolean hasCircle = false;
        while (fast.next != null && fast.next.next != null) {
            slow = slow.next;
            fast = fast.next.next;
            if (slow == fast) {
                hasCircle = true;
                break;
            }
        }
        // 2. 找出入环节点
        // 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
        // 使用第三个指针(初始化指向head),third 与 slow 刚好在入环处相遇 
        if (hasCircle) {
            ListNode third = head;
            while (slow != third) {
                slow = slow.next;
                third = third.next;
            }
            return third;
        }
        return null;
    }
}

数学证明: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 

LeetCode 142. 环形链表 II_第3张图片

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