141. 环形链表 题目
141. 环形链表
给定一个链表，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，我们使用整数 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。
如果链表中存在环，则返回 true 。 否则，返回 false 。
进阶：
你能用 O(1)（即，常量）内存解决此问题吗？
示例 1：
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：
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：
输入：head = [1], pos = -1
输出：false
解释：链表中没有环。
解题思路
Set
如果之前没有重复的，则继续遍历，否则输出false
public boolean hasCycle(ListNode head) {
Set<ListNode> set = new HashSet<>();
while (head != null) {
if (!set.add(head)) {
return true;
}
head = head.next;
}
return false;
}
快慢指针
本方法需要读者对「Floyd 判圈算法」（又称龟兔赛跑算法）有所了解。
假想「乌龟」和「兔子」在链表上移动，「兔子」跑得快，「乌龟」跑得慢。当「乌龟」和「兔子」从链表上的同一个节点开始移动时，如果该链表中没有环，那么「兔子」将一直处于「乌龟」的前方；如果该链表中有环，那么「兔子」会先于「乌龟」进入环，并且一直在环内移动。等到「乌龟」进入环时，由于「兔子」的速度快，它一定会在某个时刻与乌龟相遇，即套了「乌龟」若干圈。
我们可以根据上述思路来解决本题。具体地，我们定义两个指针，一快一满。慢指针每次只移动一步，而快指针每次移动两步。初始时，慢指针在位置 head，而快指针在位置 head.next。这样一来，如果在移动的过程中，快指针反过来追上慢指针，就说明该链表为环形链表。否则快指针将到达链表尾部，该链表不为环形链表
public boolean hasCycle(ListNode head) {
ListNode fast = head;
ListNode slow = head;
do {
if (fast == null || fast.next == null) {
return false;
}
fast = fast.next.next;
slow = slow.next;
} while (fast != slow);
return true;
}
面试题 02.08. 环路检测
给定一个链表，如果它是有环链表，实现一个算法返回环路的开头节点。
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，我们使用整数 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。
示例 1：
输入：head = [3,2,0,-4], pos = 1
输出：tail connects to node index 1
解释：链表中有一个环，其尾部连接到第二个节点。
进阶：
你是否可以不用额外空间解决此题？
解题思路
与上面那个题类似，同样分为set方法和快慢指针法
set
我们遍历链表中的每个节点，并将它记录下来；一旦遇到了此前遍历过的节点，就可以判定链表中存在环。借助哈希表可以很方便地实现。
public ListNode detectCycle(ListNode head) {
Set<ListNode> set = new HashSet<>();
while (head != null) {
if (!set.add(head)) {
return head;
}
head = head.next;
}
return null;
}
快慢指针
我们使用两个指针，fast 与 slow。它们起始都位于链表的头部。随后，slow 指针每次向后移动一个位置，而 fast 指针向后移动两个位置。如果链表中存在环，则fast 指针最终将再次与 slow 指针在环中相遇。
此，当发现slow 与 fast 相遇时，我们再额外使用一个指针ptr。起始，它指向链表头部；随后，它和slow 每次向后移动一个位置。最终，它们会在入环点相遇。
- fast一次走两步，slow一次走一步。所以，相遇的时候，fast所走的路程是slow所走的路程的两倍
- 设起始位置到环入口点的距离为X，入口点到第一次相遇的位置的距离为L，C代表环的长度。
- slow和fast第一次相遇时，slow：X+L； fast：X+L+NC (N指代圈次)。
- 由上推出： 2(X+L) = X+L+NC -> X = NC - L;和圈数(环数)无关 -> X = C - L;
- 由上可得：当slow和fast第一次相遇时，把slow放到链表头部，与fast一起走，直到再次相遇，
- 那么这个相遇点就是环的入口点。
public ListNode detectCycle(ListNode head) {
ListNode fast = head;
ListNode slow = head;
do {
if (fast == null || fast.next == null) {
return null;
}
fast = fast.next.next;
slow = slow.next;
} while (fast != slow);
ListNode res = head;
while (res != fast && res != null && fast != null) {
res = res.next;
fast = fast.next;
}
return res;
}