題解-Linked List Cycle II

這篇文章最初發表在http://www.meetqun.com/thread-821-1-1.html ，此處略有改動。

建議想要認真準備的同窗本身先嚐試，看完分析嘗試，而後把本身寫的代碼和我寫的對比，看看有哪些地方作得比我好（好比個人單行if語句不套大括號，可能對代碼修改的時候就不方便），哪些地方作得比我差（好比我用了fast，slow，而你用了沒意義的命名），多總結，多反思。面試中代碼寫得如何也是考察的重中之重，個人感受甚至比算法想沒想出來還重要，畢竟算法工做以後基本再也不須要，而面試官做爲你將來的同事，但是要常常review你的代碼的喲。總而言之，只是看水平是提高不了的。

題目

Leetcode: https://oj.leetcode.com/problems/linked-list-cycle-ii/

Given a linked list, return the node where the cycle begins. If there is no cycle, return null.

Follow up:
Can you solve it without using extra space?

解法一：

1.1 分析

使用額外存儲
用一個hashtable存儲訪問過的指針，若當前指針以前也被訪問過，則爲環入口點。

1.2 複雜度

時間O(n),空間O(n)

1.3 代碼

ListNode *detectCycle(ListNode *head) {
    unordered_set<ListNode*> visited;
    while (head != nullptr) {
        if (visited.find(head) != visited.end()) 
                            return head;
        visited.insert(head);
        head = head->next;
    }
    return nullptr;
}

解法二：

2.1 分析

使用快慢兩個指針，快的指針一次走兩步，慢的一次一步。若無環，快的會走到鏈表末尾。如有環，則快的先進入環內循環走圈，直到慢的進入以後，每同時走一次，快的就接近慢的一步，最終快的確定會遇到慢的。
假設從鏈表到環入口點距離爲K，環的長度爲L。當慢的走到環入口點時，慢的前進了K，快的前進了2K，此時慢的距離快的K%L，快的距離快的L-K%L，再接着走L-K%L次，快的追上慢的，此時距離入口點L-K%L。也就是說，慢的再走K%L就又回到環入口點。

若是咱們在快慢指針相遇時，讓快的回到起始點，再跟慢的一塊兒走，每次一步，那麼快的走K步到環入口點，慢的此時也走了K步，因爲相遇時慢的距離入口點K%L，因此此時慢的也在入口點，快的和慢的相遇在入口點！

2.2 複雜度

時間：O(n)，空間O(1)

2.3 代碼

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

解法三：

3.1 分析

同解法二，使用快慢兩個指針，相遇時說明有環。如何找到環入口點呢？假如咱們知道環的長度，咱們能夠設兩個指針，讓第一個指針先走環的長度這麼多步，另外一個指針指向鏈表頭，而後兩個指針一塊兒走，那麼慢的指針走到環入口點時，快的正好走過環入口點以後又走了環的長度，第二次到達環入口點，兩個指針相遇在入口點！
那麼如何得到環的長度呢？在檢測是否有環的那個步驟中，快慢兩個指針在環中相遇以後，繼續每次快的走兩步，慢的走一步，那麼當它們再次相遇時，慢的正好走過一個環的長度。每走一次，快的接近慢的一步，能夠認爲開始的時候快的距離慢的環的長度那麼多步。

3.2 複雜度

時間O(n)，空間O(1)

3.3 代碼

ListNode *detectCycle(ListNode *head) {
    ListNode* fast = head;
    ListNode* slow = head;
    while (fast != nullptr && fast->next != nullptr) {
        fast = fast->next->next;
        slow = slow->next;
        if (fast == slow) break;
    }
    if (fast == nullptr || fast->next == nullptr)
        return nullptr;
    int cycleLength = 0;
    do {
        slow = slow->next;
        fast = fast->next->next;
        ++cycleLength;
    } while (slow != fast);
    fast = slow = head;
    while (cycleLength > 0) {
        fast = fast->next;
        --cycleLength;
    }
    while (fast != slow) {
        fast = fast->next;
        slow = slow->next;
    }
    return slow;
}

相關題目

Linked List Cycle：
https://leetcode.com/problems/linked-list-cycle/