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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?

来源:力扣(LeetCode) 链接:https://leetcode-cn.com/problems/linked-list-cycle-ii 著作权归领扣网络所有。

商业转载请联系官方授权,非商业转载请注明出处。

分析: 仍然是快慢指针,我的想法有些复杂,但也能解决问题。

计算慢指针p1走过的步数step1,计算快指针走过的步数stpe2,则p2和p1相遇的时候,step2-step1=n*circle,即step2-step1,距离为环的n圈的长度。

因为p2和p1相遇,p2肯定是超过了p1若干圈。

记下dis=step2-step1。

定义指针p3=head,然后p1每次移动一步,判断p1是否等于p3。

直到p1走了dis步,仍没有遇到p3,说明p3不是入环节点。

p3移动一步,再次移动p1,每次移动一步,判断p1是否等于p3。

直到p1走了dis步,仍没有遇到p3,说明p3不是入环节点。

重复以上步骤,直至找到入环节点 代码如下:

/**

* 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) { if(head==NULL) return NULL; ListNode *p1; ListNode *p2; p1=p2=head; int step1=0; int step2=0; while(p1!=NULL&&p2!=NULL) { if(p1->next!=NULL) { p1=p1->next; step1++; } else return NULL; if(p2->next!=NULL) { p2=p2->next; step2++; } else return NULL; if(p2->next!=NULL) { p2=p2->next; step2++; } else return NULL; if(p1==p2) break; } int ncircle=step2-step1; ListNode *p3=head; while(true) { while(ncircle--) { p1=p1->next; if(p1==p3) return p1; } p3=p3->next; ncircle=step2-step1; } return NULL; } }; 其实,忽略了一个关键的要素。

step2-step1-n*circle中,step2=2*step1,因为p2每次移动两步,p1每次移动一步,p2走的距离永远是p1的两倍。

因此,上式可以改为,step1=n*circle。

通过数学分析可知,n=1,因此step=circle,即p1走过的距离step1,恰好为一圈的长度circle。

设环外距离为a,环内p1走过的距离为b,显然有:step1=a+b=circle 因此p1现在距离入环点的距离为 circle-b=a;而新建一个指针p3,指向head,p3移动到入环点的距离也是a,故同时移动p1和p3,每次移动一步,二者相遇的地方,就是入环点。

关于严谨的数学分析,请看题解: https://leetcode-cn.com/problems/linked-list-cycle-ii/solution/huan-xing-lian-biao-ii-by-leetcode-solution/ 代码如下:

/**

* 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) { // 链表为空,返回空 if(head==NULL) return NULL; // p1和p2分别代表快慢指针 初始化指向头节点 ListNode *p1; ListNode *p2; p1=p2=head; // p1每次移动一步,p2每次移动两步, // 直到p1或者p2到达尽头(不为环,返回NULL),或者p1和p2相遇 while(p1!=NULL&&p2!=NULL) { if(p1->next!=NULL) p1=p1->next; else return NULL; if(p2->next!=NULL) p2=p2->next; else return NULL; if(p2->next!=NULL) p2=p2->next; else return NULL; if(p1==p2) break; } // p3指向head ListNode *p3=head; // p3和p1每次移动一个节点,他们一定相遇,并且相遇的节点即为入环节点 while(true) { if(p1==p3) return p1; p1=p1->next; p3=p3->next; } return NULL; } };

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