142. 环形链表 II

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Tags
双指针
链表
URL
https://leetcode-cn.com/problems/linked-list-cycle-ii/
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给定一个链表，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：
notion imagenotion image
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？

法 1 双指针

思路
如果链表有环，那么一快一慢指一定会在环中的某个节点上相遇，现假设在P点相遇。
那么快慢指针的步数分别为：
  • 慢指针 a + b
  • 快指针：a + b + c + b
因为快指针是慢指针的二倍，所以有 2(a+b) = a + b + c + b，所以 a = c
那此刻再定义两个指针分别从头节点 和 P节点开始走，一定会在环的入口相遇
notion imagenotion image
题解
# Definition for singly-linked list.
# class ListNode:
#     def __init__(self, x):
#         self.val = x
#         self.next = None

class Solution:
    def detectCycle(self, head: ListNode) -> ListNode:
        first, second = head, head
        while second and second.next:
            first = first.next
            second = second.next.next
            if first == second:
                first = head
                while first != second:
                    first = first.next
                    second = second.next
                return first
        return None