刷题力扣面试题 02.08. 环路检测

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来源：力扣（LeetCode）
链接：https://leetcode-cn.com/problems/linked-list-cycle-lcci
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题目描述

给定一个链表，如果它是有环链表，实现一个算法返回环路的开头节点。若环不存在，请返回 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，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 不作为参数进行传递，仅仅是为了标识链表的实际情况。

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？

题目分析

1. 根据题目描述，判断链表是否有环，并返回进入环的第一个节点
2. 使用快慢指针，快指针走两步，慢指针走一步，最终快慢指针会在环内相遇
3. 快指针走过a+n(b+c)+b，慢指针走过a+b，同时快指针等于慢指针的2倍，a+n(b+c)+b=2(a+b)
4. a=c+(n-1)(b+c)，可知a等于c加上n-1圈环长，当有两个指针同时在链表头和快慢指针交点开始走，最终会在环的入口相遇
   
   引用官方题解方法二快慢指针

代码

/**
 * Definition for singly-linked list.
 * struct ListNode {
 *     int val;
 *     ListNode *next;
 *     ListNode(int x) : val(x), next(NULL) {}
 * };
 */
class Solution {
public:
    ListNode *detectCycle(ListNode *head) {
        ListNode* faster = head;
        ListNode* slower = head;
        while (faster && faster->next) {
            slower = slower->next;
            faster = faster->next->next;
            if (slower == faster) {
                faster = head;
                while (faster != slower) {
                    faster = faster->next;
                    slower = slower->next;
                }
                return slower;
            }
        }
        return nullptr;
    }
};