【題目】給定兩個可能有環也可能無環的單鏈表，頭節點head1和head2。請實現一個函式，如果兩個連結串列相交，請返回相交的第一個節點。如果不相交，返回null
【要求】如果兩個連結串列長度之和為N，時間複雜度請達到0（N），額外空間複雜度請達到0（1）。

一、先判斷一個單鏈表是否有環

1、雜湊表，往雜湊表中新增Node節點，如果有重複的value，說明有環，且是第一個入環節點

2、快慢指標：不實用額外空間 如果有環，快慢指標肯定會相遇

　　　　　　　　相遇之後讓快指標指向head，慢指標原位置，然後快慢指標同時移動，再次相遇時就停在入環的Node節點上

二、再判斷兩個連結串列是否相交，相交返回相交的第一個節點，不相交，返回null

1、兩個無環單鏈表如果相交，它們相交的Node節點一直走到null，都共有

(1) 先判斷兩連結串列尾部Node是否相等，不相等肯定不相交

(2)如果兩連結串列尾部相同，把兩個連結串列的長度相減，差為n，然後讓長鏈連結串列先走n步，再讓兩個連結串列一起走，相遇的時候就是相交的第一個Node

2、一個連結串列有環，一個連結串列無環，此時兩個連結串列不可能相交

3、兩個有環單鏈表，3種情況如下

(1)情況2就相當於無環連結串列的相交問題(將第一個入環的節點看做是終止位置)

(2)對於情況1和情況3，讓loop1繼續往下走，在轉回到自己之前如果能遇到loop2就是情況3（返回loop1或者loop2），如果沒有遇到loop2，就是情況1(返回null)

程式碼

package Algorithms;

/**
 * @author : zhang
 * @version : 1.0
 * @date : Create in 2021/8/11
 * @description :
 */

public class FindFirstIntersectNode {

    public static class Node {
        public int value;
        public Node next;

        public Node(int data) {
            this.value = data;
        }
    }

    
 
//返回兩個連結串列相交的第一個節點
    public static Node getIntersectNode(Node head1, Node head2) {
        if (head1 == null || head2 == null) {
            return null;
        }
        Node loop1 = getLoopNode(head1);  //拿head1 的入環節點loop1
        Node loop2 = getLoopNode(head2);  //拿head2 的入環節點loop2
        if (loop1 == null && loop2 == null) { //返回兩個無環連結串列相交的第一個節點
            return noLoop(head1, head2);
        }
        if (loop1 != null && loop2 != null) { //返回兩個有環連結串列相交的第一個節點
            return bothLoop(head1, loop1, head2, loop2);
        }
        return null; //一個有環一個無環情況
    }

    //返回連結串列第一個入環節點，如果無環，就返回null
    public static Node getLoopNode(Node head) {
        if (head == null || head.next == null || head.next.next == null) {
            return null;
        }
        //定義快慢指標，都先邁出一步，
        Node n1 = head.next; // n1 -> slow
        Node n2 = head.next.next; // n2 -> fast
        //while迴圈判斷是否有環
        while (n1 != n2) {
            if (n2.next == null || n2.next.next == null) { //如果快指標走到結尾，說明無環
                return null;
            }
            n2 = n2.next.next; //快指標走2步
            n1 = n1.next;   //慢指標走1步
        }
        //找第一個入環節點
        // 跳出while迴圈說明有環，然後快指標指向head,快慢指標同時移動，再次相遇時就是第一個入環節點
        n2 = head; // n2 -> walk again from head
        while (n1 != n2) {
            n1 = n1.next;
            n2 = n2.next;
        }
        return n1; //返回入環節點
    }

    //如果兩個連結串列都無環，返回第一個相交節點，如果不相交，返回null
    public static Node noLoop(Node head1, Node head2) {
        if (head1 == null || head2 == null) {
            return null;
        }
        Node cur1 = head1;
        Node cur2 = head2;
        int n = 0;  //通過n++和n--就能求出兩連結串列長度只差
        while (cur1.next != null) {
            n++;
            cur1 = cur1.next;
        }
        while (cur2.next != null) {
            n--;
            cur2 = cur2.next;
        }
        if (cur1 != cur2) {
            return null;
        }
        //  n ：連結串列1長度減去連結串列2長度的值
        cur1 = n > 0 ? head1 : head2;         //誰長，誰的頭變為cur1
        cur2 = cur1 == head1 ? head2 : head1; //誰短，誰的頭變為cur2
        n = Math.abs(n);
        while (n != 0) { //長連結串列先走差值n步
            n--;
            cur1 = cur1.next;
        }
        while (cur1 != cur2) { //再讓兩連結串列一起移動，相遇時就是第一個入環的節點
            cur1 = cur1.next;
            cur2 = cur2.next;
        }
        return cur1;
    }

    //如果兩個連結串列都有環，返回第一個相交節點，如果不相交，返回null
    public static Node bothLoop(Node head1, Node loop1, Node head2, Node loop2) {
        Node cur1 = null;
        Node cur2 = null;
        if (loop1 == loop2) {  //情況2
            cur1 = head1;
            cur2 = head2;
            int n = 0;
            while (cur1 != loop1) {
                n++;
                cur1 = cur1.next;
            }
            while (cur2 != loop2) {
                n--;
                cur2 = cur2.next;
            }
            cur1 = n > 0 ? head1 : head2;
            cur2 = cur1 == head1 ? head2 : head1;
            n = Math.abs(n);
            while (n != 0) {
                n--;
                cur1 = cur1.next;
            }
            while (cur1 != cur2) {
                cur1 = cur1.next;
                cur2 = cur2.next;
            }
            return cur1;
        } else {
            cur1 = loop1.next;
            while (cur1 != loop1) {
                if (cur1 == loop2) { //情況3
                    return loop1;
                }
                cur1 = cur1.next;
            }
            return null;  //情況1
        }
    }

    public static void main(String[] args) {
        // 1->2->3->4->5->6->7->null
        Node head1 = new Node(1);
        head1.next = new Node(2);
        head1.next.next = new Node(3);
        head1.next.next.next = new Node(4);
        head1.next.next.next.next = new Node(5);
        head1.next.next.next.next.next = new Node(6);
        head1.next.next.next.next.next.next = new Node(7);

        // 0->9->8->6->7->null
        Node head2 = new Node(0);
        head2.next = new Node(9);
        head2.next.next = new Node(8);
        head2.next.next.next = head1.next.next.next.next.next; // 8->6
        System.out.println("兩個無環連結串列相交的第一個節點為："+getIntersectNode(head1, head2).value); //6

        // 1->2->3->4->5->6->7->4...
        head1 = new Node(1);
        head1.next = new Node(2);
        head1.next.next = new Node(3);
        head1.next.next.next = new Node(4);
        head1.next.next.next.next = new Node(5);
        head1.next.next.next.next.next = new Node(6);
        head1.next.next.next.next.next.next = new Node(7);
        head1.next.next.next.next.next.next = head1.next.next.next; // 7->4

        // 0->9->8->2...
        head2 = new Node(0);
        head2.next = new Node(9);
        head2.next.next = new Node(8);
        head2.next.next.next = head1.next; // 8->2
        System.out.println("兩個有環連結串列相交第2中情況："+getIntersectNode(head1, head2).value); //2

        // 0->9->8->6->4->5->6..
        head2 = new Node(0);
        head2.next = new Node(9);
        head2.next.next = new Node(8);
        head2.next.next.next = head1.next.next.next.next.next; // 8->6
        System.out.println("兩個有環連結串列相交第3種情況："+getIntersectNode(head1, head2).value); //4

    }

}