142. 环形链表 II
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：
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, 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？
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，\textit{fast}fast 与 \textit{slow}slow。它们起始都位于链表的头部。随后，\textit{slow}slow 指针每次向后移动一个位置，而 \textit{fast}fast 指针向后移动两个位置。如果链表中存在环，则 \textit{fast}fast 指针最终将再次与 \textit{slow}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。\textit{slow}slow 指针进入环后，又走了 bb 的距离与 \textit{fast}fast 相遇。此时，\textit{fast}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。
根据题意，任意时刻，\textit{fast}fast 指针走过的距离都为 \textit{slow}slow 指针的 22 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 \textit{slow}slow 与 \textit{fast}fast 相遇时，我们再额外使用一个指针 \textit{ptr}ptr。起始，它指向链表头部；随后，它和 \textit{slow}slow 每次向后移动一个位置。最终，它们会在入环点相遇。
/**
* 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;
}
}
