[快慢指针]142 - 环形链表 II - python + Java

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。

说明：不允许修改给定的链表。

示例 1：

输入：head = [3,2,0,-4], pos = 1
输出：tail connects to node index 1
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：tail connects to node index 0
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：no cycle
解释：链表中没有环。

进阶：你是否可以不用额外空间解决此题？

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题目不仅要求判断给定的链表是否存在环，更需要返回开始入环的第一个节点。按照上一题的做法，首先同样可以使用额外的数组存储已访问过的节点，当某时刻访问时判断当前节点的next是否已出现过

• 如果已经出现过，则直接返回next指向节点的索引
• 否则，继续往后走

class Solution:
    def detectCycle(self, head: ListNode) -> ListNode:
        if not head: return None

        res = []
        while head.next:
            if head.next in res:
                return res[res.index(head.next)]
            res.append(head)
            head = head.next

        return None

该题和上一题是相似，同样可以使用快慢指针法来解决。

• 设置慢指针slow和快指针fast指向链表头部，然后slow每次走一步，fast每次走两步，使用快慢指针是否相遇来判断是否存在环
• 将fast重新设置为链表头部，现在slow和fast每次都只走一步，两者相遇的节点即开始入环的第一个节点

# Definition for singly-linked list.
# class ListNode:
#     def __init__(self, x):
#         self.val = x
#         self.next = None

class Solution:
    def detectCycle(self, head: ListNode) -> ListNode:
        if not head: return None

        slow, fast = head, head
        # 判断是否存在环
        while fast and fast.next:
            slow = slow.next
            fast = fast.next.next

            if fast == slow:
                fast = head
                while fast != slow:
                    fast = fast.next
                    slow = slow.next
            
                return fast

具体证明可查阅环形链表 II（双指针法，清晰图解）

Java解题代码如下：

/**
 * 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;
        }
        ListNode slow = head, fast = head;
        while (fast != null && fast.next != null) {
            slow = slow.next;
            fast = fast.next.next;

            if (fast == slow) {
                fast = head;
                while (fast != slow) {
                    fast = fast.next;
                    slow = slow.next;
                }
                return fast;
            }
        }
        return null;
    }
}