141.142. Linked List Cycle

d环形链表:

• 141. 环形链表
• 142. 环形链表 II

1. 判断是否有环 (快慢指针)

给你一个链表的头节点 head ，判断链表中是否有环。

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）。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。

如果链表中存在环 ，则返回 true 。 否则，返回 false 。

示例 1：

img

输入：head = [3,2,0,-4], pos = 1
输出：true
解释：链表中有一个环，其尾部连接到第二个节点。

示例 2：

img

输入：head = [1,2], pos = 0
输出：true
解释：链表中有一个环，其尾部连接到第一个节点。

示例 3：

img

输入：head = [1], pos = -1
输出：false
解释：链表中没有环。

提示：

• 链表中节点的数目范围是 [0, 10^4]
• -10^5 <= Node.val <= 10^5
• pos 为 -1 或者链表中的一个 有效索引 。

定义快慢指针, 慢指针每次走一步, 快指针每次走两步, 如果两者相遇则一定有环.

func hasCycle(head *ListNode) bool {
    // 边界
    if head == nil || head.Next == nil {
        return false
    }

    slow, fast := head, head

    for fast != nil {
        slow = slow.Next
        fast = fast.Next
        if fast != nil {
            fast = fast.Next
        }

        if slow == fast {
            return true
        }
    }

    return false
}

2. 找出环的入口

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。

示例 1：

img

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：

img

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：

img

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, 10^4] 内
• -10^5 <= Node.val <= 10^5
• pos 的值为 -1 或者链表中的一个有效索引

2.1 找出环中节点数

快慢指针相遇的节点一定是环中节点, 那么环中节点绕一圈回到自身, 节点的数量就是环中节点数,

func detectCycle(head *ListNode) *ListNode {
    if head == nil || head.Next == nil {
        return nil
    }

    inLoop := nodeInLoop(head)
    if inLoop == nil {
        return nil
    }
    
    cnt := cycleNodeCount(inLoop)

    // 前后指针
    front := head
    for i := 0; i < cnt; i++ {
        front = front.Next
    }

    back := head
    for back != front {
        back = back.Next
        front = front.Next
    }

    return back
}

func cycleNodeCount(node *ListNode) int {
    count := 1
    cur := node.Next 
    for cur != node {
        cur = cur.Next
        count++
    }
    return count
}

func nodeInLoop(head *ListNode) *ListNode {
    slow, fast := head, head
    
    for fast != nil {
        slow = slow.Next
        fast = fast.Next
        if fast != nil {
            fast = fast.Next
        }

        if slow == fast {
            return slow
        }
    }

    return nil
}

2.2 无需找出环中节点数

快慢节点相遇时, 快指针比慢指针多走k步, k一定是环中节点数的整数倍, 那么只需新定义一个指针从头开始, 和快指针一起同步移动, 相遇的位置一定是环的入口.

func detectCycle(head *ListNode) *ListNode {
    if head == nil || head.Next == nil {
        return nil
    }

    inLoop := findNodeInLoop(head)
    if inLoop == nil {
        return nil
    }

    node := head 

    for node != inLoop {
        node = node.Next
        inLoop = inLoop.Next
    }

    return node
}

func findNodeInLoop(head *ListNode) *ListNode {
    slow, fast := head, head 
    
    for fast != nil {
        slow = slow.Next
        fast = fast.Next
        if fast != nil {
            fast = fast.Next 
        }

        if slow == fast {
            return slow
        }
    }
    return nil
}

Reference

1. https://leetcode.cn/problems/linked-list-cycle/solutions