一【题目类别】

链表

二【题目难度】

中等

三【题目编号】

142.环形链表 II

四【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。

五【题目示例】

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。

六【解题思路】

本题是【LeetCode每日一题】——141.环形链表的加强版本
首先我们需要找到快慢指针第一次相遇的位置
然后再将快指针指向链表头节点
之后快指针和慢指针每次都走一步，它们再次相遇的地方就是环的入口
最后返回结果即可
证明如下：
- 设head（起点）到快慢指针第一次相遇的地方距离为 $d$ （也是慢指针的路程），环长为 $L$ ，head到环的入口距离为 $x_1$ ，快慢指针第一次相遇正方向距离环的入口距离为 $x_2$
- 当快慢指针第一次相遇时，快指针走的路程为 $L + d$ （因为快指针肯定比慢指针多走一圈），因为快指针的速度是慢指针的两倍，所以当快慢指针第一次相遇时，慢指针走的路程为 $2 d$ ，那么有： $L + d = 2 d$ ，所以 $L = d$
- 易知： $L-x_2=d-x_1$ ，所以 $x_1=x_2$
- 综上所述，当快慢指针第一次相遇后，将慢指针移动到head（起点）到环的入口距离等于慢指针到环的入口的距离，所以当快慢指针此时每次走一步相遇的时候，就是环的入口

七【题目提示】

$链表中节点的数目范围在范围 [0, 10^4] 内$
$10^5 <= Node.val <= 10^5$
$p o s 的值为 - 1 或者链表中的一个有效索引$

八【题目进阶】

你是否可以使用 $O (1)$ 空间解决此题？

九【时间频度】

时间复杂度： $O (n)$ ，其中 $n$ 为链表的长度
空间复杂度： $O (1)$

十【代码实现】

Java语言版

public class Solution {
    public ListNode detectCycle(ListNode head) {
        ListNode slow = head;
        ListNode fast = head;
        while(true){
            if(fast == null || fast.next == null){
                return null;
            }
            slow = slow.next;
            fast = fast.next.next;
            if(slow == fast){
                break;
            }
        }
        fast = head;
        while(fast != slow){
            slow = slow.next;
            fast = fast.next;
        }
        return fast;
    }
}

C语言版

struct ListNode *detectCycle(struct ListNode *head) 
{
    struct ListNode* slow = head;
    struct ListNode* fast = head;
    while(true)
    {
        if(fast == NULL || fast->next == NULL)
        {
            return NULL;
        }
        slow = slow->next;
        fast = fast->next->next;
        if(slow == fast)
        {
            break;
        }
    }
    fast = head;
    while(slow != fast)
    {
        slow = slow->next;
        fast = fast->next;
    }
    return fast;
}