Leetcode的AC指南 —— 链表：142.环形链表II

摘要：
Leetcode的AC指南 —— 链表：142.环形链表II。题目介绍：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。

一、题目

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力扣题目链接

题目介绍：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:

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:

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, e4] 内
-e5 <= Node.val <= e5
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？

二、解析

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1、快慢指针法

思路：

• 判断有没有环
• 通过相遇点找到入环点
  详解见：环形链表——快慢指针详解

// 快慢指针
    public ListNode detectCycle(ListNode head) {
        ListNode slow = head;
        ListNode fast = head;
        // fast指针每次走两个节点，slow指针每次走一个节点，有环的话必相遇， 追击问题
        while(fast != null && fast.next != null){
            slow = slow.next;
            fast = fast.next.next;
            if(slow == fast){ // 有环
                ListNode index1 = fast; // 指向相遇的节点
                ListNode index2 = head; // 指向头节点
                // 头节点到入环点的长度 = x，环的长度 = y + z（以相遇点划分，从入环点到相遇点为y，从入环点到相遇点为z）
                // 则fast走过的路程是slow的2倍， 2 *（x + y）= x + y + n *（y + z），n为fast走了n圈。
                // 化简， x = z + （n - 1）*（y + z）
                // 表示，两个指针分别从头节点和相遇点出发，各走一步，一定会在入环点相遇。
                // 至于slow的长度为什么是 x + y 而不是 x + n *（y + z）+ y。
                // 这是因为slow走到入环点时，fast一定在环中的某一个位置，之后slow和fast的每次移动，都表示slow和fast之间的距离减1。
                // 而slow和fast的距离最大也就是环的长度y + z，也就表示，slow和fast相遇时，slow走不完环的一周。
                while(index2 != index1){
                    index2 = index2.next;
                    index1 = index1.next;
                }

                return index1;
            }
        }
        return null;
    }

• 时间复杂度: O(n)，快慢指针相遇前，指针走的次数小于链表长度，快慢指针相遇后，两个index指针走的次数也小于链表长度，总体为走的次数小于 2n
• 空间复杂度: O(1)

2、一个破坏链表的解法

  public ListNode detectCycle(ListNode head) {
  		// 若头节点为null或者链表只有一个节点，直接返回null
        if(head == null) return null;
        if(head.next == null) return null;
        ListNode pre = head;
        ListNode cur = head.next;
        // 若当前节点不是目标节点，则从链表中删除，目标节点一定是遍历链表的最后一个节点
        while (cur != null){
            pre.next = null;
            pre = cur;
            cur = pre.next;
        }
        return pre;
    }

3、 一个超时的题解

思路：
判断当前节点的下一个节点在没在当前节点前面的节点序列中，在就返回当前节点的下一个节点，否则就让当前接节点等于他的下一个节点

public ListNode detectCycle(ListNode head) {
        if(head == null) return null;
        ListNode cur = head;
        ListNode result = head;
        if (result == cur.next) return result;
        while (cur != null){
            while (cur != result) {
                if (result == cur.next) return result;
                result = result.next;
            }
            cur = cur.next;
            result = head;
        }
        return null;
    }

• 时间复杂度O(n2)
• 空间复杂度O(1)