☆打卡算法☆LeetCode 142. 环形链表 II 算法解析

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大家好，我是小魔龙，Unity3D软件工程师，VR、AR，虚拟仿真方向，不定时更新软件开发技巧，生活感悟，觉得有用记得一键三连哦。

一、题目

1、算法题目

“给定一个链表的头节点，判断链表中是否有环。”

题目链接：

来源：力扣（LeetCode）

链接： 142. 环形链表 II - 力扣（LeetCode）

2、题目描述

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。

二、解题

1、思路分析

这道题跟141题环形链表类似，解法也类似，也是可以使用哈希表来解题。

遍历所有节点，每到达一个节点，就判断该节点是否存在于哈希表中，存在说明是环形链表，不存在就将该节点加入到哈希表中，直到遍历结束。

在上一篇文章中我提到可以使用双指针，那么这道题就用双指针来解吧。

使用双指针，用快慢指针，快指针每次走两步，慢指针每次走一步。

当快指针追上慢指针则表示有环。

如果快指针指向null，这说明链表没环。

2、代码实现

代码参考：

public class Solution {
    public ListNode detectCycle(ListNode head) {
        if (head == null) {
            return null;
        }
        ListNode slow = head, fast = head;
        while (fast != null) {
            slow = slow.next;
            if (fast.next != null) {
                fast = fast.next.next;
            } else {
                return null;
            }
            if (fast == slow) {
                ListNode ptr = head;
                while (ptr != slow) {
                    ptr = ptr.next;
                    slow = slow.next;
                }
                return ptr;
            }
        }
        return null;
    }
}

3、时间复杂度

时间复杂度：O(N)

其中N是链表中的节点数。

空间复杂度：O(1)

只是用了几个指针变量。

三、总结

总结一下为何慢指针第一圈走不完一定会和快指针相遇：

第一步，快指针先进入环

第二步：当慢指针刚到达环的入口时，快指针此时在环中的某个位置(也可能此时相遇)

第三步：设此时快指针和慢指针距离为x，若在第二步相遇，则x = 0；

第四步：设环的周长为n，那么看成快指针追赶慢指针，需要追赶n-x；

第五步：快指针每次都追赶慢指针1个单位，设慢指针速度1/s，快指针2/s，那么追赶需要(n-x)s

第六步：在n-x秒内，慢指针走了n-x单位，因为x>=0，则慢指针走的路程小于等于n，即走不完一圈就和快指针相遇