开启掘金成长之旅！这是我参与「掘金日新计划 · 2 月更文挑战」的第 12 天，点击查看活动详情

一、题目描述

给定一个链表，返回链表开始入环的第一个节点。 从链表的头节点开始沿着 next 指针进入环的第一个节点为环的入口节点。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。

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：是否可以使用 O(1) 空间解决此题？

二、思路讲解

1、方法一

最简单的思路是去遍历链表，如果有节点已经遍历过，就是环入口。此方法需要O(N)的空间复杂度。

2、方法二

设计快慢指针，快指针一次走两格，慢指针一次走一格；当两指针相遇时，重置其中一个指针，并且让两指针都一次走一格，当两指针再次相遇时，相遇点即为环入口。此方法可以用数学方法证明。

考虑没有环的情况：当快指针遍历完链表后还没相遇，说明无环；传入的链表为空或者只有一个节点，无环。

三、Java代码实现

/**
 * 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) {
 
        //链表长度小于2，无环
        if(head==null || head.next==null){
            return null;
        }
        ListNode fast = head;
        ListNode slow = head;
        //快指针是走两步的，所以有两个情况
        while(fast!=null && fast.next!=null){
            slow = slow.next;
            fast = fast.next.next;
            if(fast==slow){
                break;
            }
        }
        //快指针走到头了还没相遇，无环
        if(fast!=slow){
            return null;
        }
 
        slow = head;
        while(fast!=slow){
            fast = fast.next;
            slow = slow.next;
        }
        return slow;
    }
}

四、时空复杂度分析

时间复杂度： O(N)

空间复杂度： O(1)