142.环形链表

题目要求

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。

样例 #1

输入#1

1
head = [3,2,0,-4], pos = 1

输出#1

1
返回索引为 1 的链表节点

解释#1

1
链表中有一个环，其尾部连接到第二个节点。

样例 #2

输入#2

1
head = [1,2], pos = 0

输出#2

1
返回索引为 0 的链表节点

解释#2

1
链表中有一个环，其尾部连接到第一个节点。

样例 #3

输入#3

1
head = [1], pos = -1

输出#3

1
返回 null

解释#3

1
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

解法1

解题思路

从第一个节点开始，找他前面的所有节点地址，如果与当前节点地址相同，则有环，若当前节点为空，则证明无环

缺点：费时费地

代码实现

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struct ListNode *detectCycle(struct ListNode *head) {
    struct ListNode* past;
    struct ListNode* current = head;
    int len, i;
    for (len = 0; current != NULL; len ++,current = current->next, past = head){
        for (i = 0; i < len; i++, past = past->next){
            if (current == past)
                return past;
        }
    }
    return NULL;
}

解法2

解题思路

利用数学知识求解，运用快慢指针的方法，分别定义 fast 和 slow指针，从头结点出发，fast指针每次移动两个节点，slow指针每次移动一个节点，如果 fast 和 slow指针在途中相遇 ，说明这个链表有环。
若有环，从头结点出发一个指针，从相遇节点 也出发一个指针，这两个指针每次只走一个节点， 那么当这两个指针相遇的时候就是 环形入口的节点

代码实现

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ListNode *detectCycle(ListNode *head) {
    ListNode* fast = head;
    ListNode* slow = head;
    while(fast != NULL && fast->next != NULL) {
        slow = slow->next;
        fast = fast->next->next;
        // 快慢指针相遇，此时从head 和 相遇点，同时查找直至相遇
        if (slow == fast) {
            ListNode* index1 = fast;
            ListNode* index2 = head;
            while (index1 != index2) {
                index1 = index1->next;
                index2 = index2->next;
            }
            return index2; // 返回环的入口
        }
    }
    return NULL;
}