力扣142——环形链表 II
原题
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。
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。
说明：不允许修改给定的链表。
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？
原题url：https://leetcode-cn.com/problems/linked-list-cycle-ii/
解题
在这里贴一下题目所提供的节点结构，这样下面的代码就不重复贴了：
Definition for singly-linked list.
class ListNode {
int val;
ListNode next;
ListNode(int x) {
val = x;
next = null;
}
}
利用集合
拿到题目的时候，一开始想到的就是利用集合，存储已经遍历过的节点，如果访问到 null，说明不是环；如果添加失败，说明已经添加过，那么一定是环，并且该节点就是环的入口；
顺便说一句，我认为集合所占空间应该不是很大，因为它只是存储对象的应用地址，当然了，集合本身也是一个新的对象，也会占用额外的空间。
让我们看看代码：
public class Solution {
public ListNode detectCycle(ListNode head) {
if (head == null) {
return null;
}
ListNode current = head;
Set<ListNode> set = new HashSet<>();
while (current != null) {
// 添加成功，则继续访问下一个节点
if (set.add(current)) {
current = current.next;
continue;
}
// 添加不成功，说明重复
return current;
}
return null;
}
}
提交OK，执行用时：5 ms，内存消耗：37.7 MB，但是提交用时只战胜了30.99%的 java 提交记录，看来有必要优化一下。
找规律
以前我们判断链表是否有环，都是通过快慢指针最终是否相等。现在的话，因为环可能并不是首尾相连，所以只找一次可能不够了，需要继续寻找规律。
我们假设一开始 slow 指针走过的路程为 x，那么 fast 指针走过的路程就为 2x，即：
s = x;
f = 2x;
如果 fast 指针最终为 null，那么说明不是环。
如果 fast、slow 指针最终指向的节点相等，说明有环，并且， fast 指针比 flow 指针多走了 n 圈环的长度，那么我们假设环的长度为 b，那么可以得出：
f = x + nb;
可以得出：s = nb;
以上就是最重要的结论了，slow 指针其实也已经走了 n 圈环的长度了。那么，我们再假设从 head 节点到环入口节点的长度为 a，那么从快慢指针相遇节点再走 a 步，最终会走到哪儿呢？
最终也会走到环的入口节点，因为(nb + a)可以理解为(a + nb)，相当于从 head 节点出发，达到环的入口节点处，又绕环走了 n 圈，所以也会走到环的入口。所以此时我们也找到环的入口节点了。
接下来让我们看看代码：
public class Solution {
public ListNode detectCycle(ListNode head) {
// 先利用快慢指针，如果最终能相遇，说明有环
ListNode slow = head;
ListNode fast = head;
while (true) {
// 快指针为null，说明没有环
if (fast == null || fast.next == null) {
return null;
}
// 慢指针移动一步
slow = slow.next;
// 快指针移动两步
fast = fast.next.next;
// 快慢指针相等，说明相遇
if (fast == slow) {
break;
}
}
// 再用两个指针，一个从头结点出发，一个从相遇点出发，两个指针每次移动1步，两个指针相遇的地方为环的入口
slow = head;
while (slow != fast) {
slow = slow.next;
fast = fast.next;
}
return slow;
}
}
提交OK，执行用时：1 ms，内存消耗：37.8 MB，但是提交用时只战胜了55.14%的 java 提交记录，难道还有更加高效的方法？
我找了一个执行用时 0 ms 的代码，发现就是和我这个类似的，我将它的代码再次提交后，发现和我这个提交结果一样。看来那些比我们快的算法，可能是因为提交时间比较早，测试案例并不像现在那么多，所以不必担心了。
总结
以上就是这道题目我的解答过程了，不知道大家是否理解了。这道题目主要利用快慢指针，再总结规律，最终也能解决，总的来说是一道很考验逻辑思维的题目。
有兴趣的话可以访问我的博客或者关注我的公众号、头条号，说不定会有意外的惊喜。
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