技術標籤：LeetCode連結串列java演算法

一、需求

• 給定一個連結串列，返回連結串列開始入環的第一個節點。如果連結串列無環，則返回null。

輸入：head = [3,2,0,-4], pos = 1
輸出：返回索引為 1 的連結串列節點
解釋：連結串列中有一個環，其尾部連線到第二個節點。

提示：

• 連結串列中節點的數目範圍在範圍[0, 104]內
• -105<= Node.val <= 105
• pos的值為-1或者連結串列中的一個有效索引

二、雜湊表

2.1 思路分析

1. 思路參考上一篇環形連結串列：https://blog.csdn.net/Sruggle/article/details/113755887
   ；

2.2 程式碼實現

public class Solution {
    public ListNode detectCycle(ListNode head) {
        Set<ListNode> hs = new HashSet<>();
        ListNode p = head;
        while(p != null) {
            if(hs.contains(p)) {
                return p;
            }
            hs.add(p);
            p = p.next;
        }
        return null;
    }
}
 

2.3 複雜度分析

• 時間複雜度為O(N)；
• 空間複雜度為O(N)；

三、快慢指標

3.1 思路分析

1. 我們知道可以通過快慢指標判斷連結串列是否有環，但該題要求返回入環的第一個節點，我們可以找到快慢指標相交時的節點，然後去找該節點和連結串列頭節點有什麼關係；
2. 利用力扣題解中的一張圖來進行推導：a表示連結串列頭節點到入環節點的距離，b表示入環節點到快慢指標相交節點的距離；
3. 當快慢指標相交後，快指標走過的距離為：a + n * (b + c) + b = a + (n + 1) * b + nc，其中n表示相交前快指標走過的圈數；
4. 快慢指標位於同一起點，快指標每次移動是慢指標的兩倍，故快指標走過的距離是慢指標的兩倍，於是又 a + (n + 1)* b + nc = 2(a+b)，得到 a = c + (n - 1) * (b + c)，即從相交點到入環點的距離加上n-1倍的圈長等於
   連結串列頭節點到入環點的距離；
5. 因此當快慢指標相交時，定義一個指標ptr從頭節點出發，它與slow一起移動，當它們相交時，就是入環節點；

3.2 程式碼實現

public class Solution {
    public ListNode detectCycle(ListNode head) {
        if(head == null) {
            return null;
        }
        ListNode fast = head;
        ListNode slow = head;
        while(fast != null && fast.next != null) {
            fast = fast.next.next;
            slow = slow.next;
            if(fast == slow) {
                ListNode ptr = head;
                while(ptr != slow) {
                    ptr = ptr.next;
                    slow = slow.next;
                }
                return ptr;
            }
        }
        return null;
    }
}

3.3 複雜度分析

• 時間複雜度為O(N)，判斷快慢指標是否相交，slow指標走過的距離不會超過連結串列長度N，相交後到入環節點，走過的距離也不會超過N，故總體時間複雜度為O(N)；
• 空間複雜度為O(1)，指標變數消耗常數大小的額外空間；

四、學習地址

作者：LeetCode-Solution

連結：https://leetcode-cn.com/problems/linked-list-cycle-ii/solution/huan-xing-lian-biao-ii-by-leetcode-solution/