标签：node 142 next 链表 节点 ListNode 热题 指针
LeetCode热题100（二十六） —— 142.环形链表II
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。
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：你是否可以使用 O(1) 空间解决此题？
代码实现
public class Solution {
public ListNode detectCycle(ListNode head) {
Set<ListNode> set = new HashSet<>();
ListNode node = head;
while (node != null) {
if (set.contains(node)) {
return node;
} else {
set.add(node);
}
node = node.next;
}
return null;
}
}
public class Solution {
public ListNode detectCycle(ListNode head) {
ListNode fast = head;
ListNode slow = head;
while (fast != null && fast.next != null) {
slow = slow.next;
fast = fast.next.next;
if (fast == slow) {
ListNode node = head;
while (node != slow) {
node = node.next;
slow = slow.next;
}
return node;
}
}
return null;
}
}
class ListNode {
int val;
ListNode next;
ListNode(int x) {
val = x;
next = null;
}
}
思路解析
- 输入：链表头节点
ListNode head - 输出：链表成环节点
ListNode cycleNode 无环则返回 null - 思路一：哈希表
HashSet
- 关键：尾节点的
next 指向
- 无环，
next == null - 有环，
next -> node 链表中某个节点 - 有环，遍历链表，当某个节点被第二次访问到时，它就是尾节点的
next
- 时间复杂度：
O
(
n
)
O(n)
O(n)
- 空间复杂度：
O
(
n
)
O(n)
O(n)
- 思路二：快慢指针
- 慢指针
slow一次移动1个位置，快指针fast一次移动2个位置
- 无环，
fast 指针将先走到尾节点或尾节点的前一个节点，其后 next == null - 有环，快指针将追上慢指针，二者相遇
- 关键节点：入环节点
C & 相遇节点 M - 关键思路：快慢指针相遇后到入环节点的距离等于头节点到入环节点的距离
- 推理逻辑：
- 设定参数
L ：头节点到入环节点的距离T ：入环节点到相遇节点的距离R ：相遇节点到入环节点的距离
- 当快慢指针相遇时
- 慢指针移动距离：
L + T - 快指针移动距离：
L + q * (T + R) + T
- 其中
q*(T+R)代表快指针先经过入环节点并已走完 q 圈 (q = 1,2,3,...)
- 同时，快指针移动距离 = 慢指针的两倍，即
L + q * (T + R) + T = 2 * (L + T) - 化简公式：
(q - 1) * (T + R) + R = L 可推理出 R = L - 等式左侧：从相遇节点
M 起走到入环节点 C （经过 q-1圈） - 等式右侧：从头节点
head 起走到入环节点 C
- 时间复杂度：
O
(
n
)
O(n)
O(n) =
O
(
n
)
+
O
(
n
)
O(n)+O(n)
O(n)+O(n)
- 虽然是双循环嵌套，但满足条件的内层循环只执行1次
- 外层循环寻找相遇节点，慢指针移动不超过 n 次，寻找过程不触发内层循环执行
- 内层循环寻找入环节点，指针移动不超过 n 次，相遇后内层循环执行完直接return
- 空间复杂度：
O
(
1
)
O(1)
O(1) 只用了3个指针
- 相关知识点
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