leetcode141-142. Linked List Cycle I & II

題目要求

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

Note: Do not modify the linked list.

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

這道題目要求判斷一個鏈表中是否有環，若是有環，就返回環中的第一個節點。

判斷是否有環

判斷是否有環有兩種方法，第一種是雙指針的方法，雙指針方法意味着快指針必定有一天會趕上慢指針，只要鏈表中有環。

public boolean hasCycle(ListNode head) {
        if(head==null) return false;
        ListNode walker = head, runner = head;
        while(runner.next!=null && runner.next.next!=null){
            walker = walker.next;
            runner = runner.next.next;
            if(walker==runner) return true;
        }
        return false;
    }

還有一種方法是指將鏈表的結果給拆掉，一旦遍歷過當前節點，就將當前節點的下一個指針指向dummy節點。若是有環，就會重複遇到這個指向dummy的節點。則該鏈表有環，且該節點就是環的起始節點。可是這個方法會毀壞原來鏈表的數據結構。

public boolean hasCycle2(ListNode head){
        if(head==null) return false;
        ListNode dummy = new ListNode(0);
        while(head.next!=null){
            if(head.next==dummy)return true;
            ListNode temp = head.next;
            head.next = dummy;
            head = temp;
        }
        return false;
    }

找到環的起始節點

那麼如何才能在環中找到起始節點呢？這就要找出雙指針之間運動的規律了。當快慢指針第一次相遇時，咱們假設慢指針和環中第一個節點距離爲X，而環中第一個節點距離起始節點爲Y。而由於快指針在走了一圈之後也停留在該節點，所以快指針走過的總距離爲(X+Y)*2。又由於快慢指針相遇決定了快指針比慢指針多走了一圈，所以2(X+Y)-(X+Y)=CYCLE，也就是X+Y=CYCLE。這時咱們能夠知道若是再走Y步，慢指針就能夠回到環中的第一個節點，而Y也剛好是環中第一個節點距離起始節點的位置。所以若是這時有另外一個指針同時從起點出發，則兩者相遇的地方就是環的起始節點。

public ListNode detectCycle(ListNode head) {
        if(head==null) return null;
        ListNode runner = head, walker = head;
        while(runner.next!=null && runner.next.next!=null){
            walker = walker.next;
            runner = runner.next.next;
            if(walker==runner){
                ListNode temp = head;
                while(temp!=walker){
                    temp = temp.next;
                    walker = walker.next;
                }
                return temp;
            }
        }
        
        return null;
    }

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