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一、题目
leetcode 环形链表 II
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
二、题解
需要找到链表中可能存在循环链表的一个头结点的链表。
方法一
如果链表中存在一个循环链表，那肯定是链表的最后一个节点指向了之前的节点中的一个，那么我们可以找到链表的最后一个节点last，如果last没有下一个节点，那么链表中就不存在环，如果last存在下一个节点，那last指向的节点就是环的头结点了。但是如果真的存在一个环，那么我们平常的遍历下一个节点的方法就没办法找到最后一个节点，进入到环中只会无限的遍历下去，因此需要一个结束环遍历的条件。如果我们一个一个节点遍历下去，存在环的last节点指向的一个节点，肯定是我们之前遍历过的，所以我们可以记录下遍历过的节点（记录的是节点，不是节点值，因为节点值可能有相同的，节点的内存地址不相同的），那么在遍历过程中就判断当前节点之前是否遍历过，如果没有就记录下这个节点继续遍历，如果发现当前节点之前已经遍历过了，那么该节点就是环链表的头结点了，直接返回这个遍历过的节点即可。
方法二
可以使用fast和slow两个指针，初始的都指向链表的头结点，然后每次fast指针往后移动两个节点，slow指针就往后移动一个节点，如果不存在环链表，那么fast指针最后肯定没法往后移动，fast指针的下一个节点或者下下个节点不存在，那就是不存在环链表，直接节点，如果存在环路，因为fast指针每次移动两个节点，最后fast指针肯定会在环链表中追上slow指针，即fast = slow，那么fast指针和slow指针相遇的节点肯定是环中的某个节点，因此我们需要根据这个节点再找到环链表的头结点。假设链表头结点到环链表头结点的路径为a，环链表头结点到fast指针和slow指针相遇的节点路径为b，fast指针和slow指针相遇的节点再到环链表头结点的路径为c。fast指针可能走了n圈，那fast指针走的路径就是a+b+n(b+c)，那么slow指针的路径就是a+b，fast指针走过的路径长度总是slow指针走过的路径长度的两倍，那么a+b+n(b+c) = 2(a + b)，最终a = (n-1)(b+c)+c，因此同时从fast指针和slow指针相遇的节点和链表的头节点开始，继续一个一节点移动，直到再次相遇的节点就是环链表的头结点。
三、代码
方法一 Java代码
public class Solution {
public ListNode detectCycle(ListNode head) {
if (head == null) {
return null;
}
ListNode last = head;
Set<ListNode> nodeSet = new HashSet<ListNode>();
while (last != null) {
if (nodeSet.contains(last)) {
return last;
}
nodeSet.add(last);
last = last.next;
}
return null;
}
}
时间复杂度：O(n)，不管是否存在环链表，都需要遍历链表的每一个节点。
空间复杂度：O(n)，需要一个哈希表记录已经遍历的节点。
方法二 Java代码
public class Solution {
public ListNode detectCycle(ListNode head) {
if (head == null) {
return null;
}
ListNode fast = head;
ListNode slow = head;
while (true) {
if (fast == null || fast.next == null) {
return null;
}
fast = fast.next.next;
slow = slow.next;
if (fast == slow) {
fast = head;
while (fast != slow) {
fast = fast.next;
slow = slow.next;
}
return fast;
}
}
}
}
时间复杂度：O(n)，需要两次遍历节点。
空间复杂度：O(1)，只需参数个空间。
