linked-list-cycle-ii

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Leetcode链接：https://leetcode-cn.com/problems/linked-list-cycle-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。

为了表示给定链表中的环，我们使用整数 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 仅仅是用于标识环的情况，并不会作为参数传递到函数中。

说明：不允许修改给定的链表。

解题思路

分两个步骤，

• 首先通过快慢指针的方法判断链表是否有环；
• 接下来如果有环，则寻找入环的第一个节点。

判断链表是否有环很简单，如果快指针为 null 时，则链表无环；否则有环。

如果有环，则寻找入环的第一个节点，具体的方法为，

首先假定链表起点到入环的第一个节点A的长度为a【未知】，到快慢指针相遇的节点B的长度为（a + b）【这个长度是已知的】。

现在我们想知道a的值，注意到快指针 p_fast 始终是慢指针p走过长度的2倍，所以慢指针 p_slow 从B继续走（a + b）又能回到B点，如果只走a个长度就能回到节点A。

但是a的值是不知道的，解决思路是曲线救国，注意到起点到A的长度是a，那么可以用一个从起点开始的新慢指针 p_slow2 和从节点B开始的慢指针 p_slow 同步走，相遇的地方必然是入环的第一个节点A。

编码实现

/**
 * 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)
            return null;
        
        // 步骤一：使用快慢指针判断链表是否有环
        ListNode p = head, p2 = head;
        boolean hasCycle = false;
        while (p2.next != null && p2.next.next != null) {
            p = p.next;
            p2 = p2.next.next;
            if (p == p2) {
                hasCycle = true;
                break;
            }
        }
        
        // 步骤二：若有环，找到入环开始的节点
        if (hasCycle) {
            ListNode q = head;
            while (p != q) {
                p = p.next;
                q = q.next;
            }
            return q;
        } else 
            return null;
    }
}