【链表问题】单向链表判断是否有环、求入环节点、求环长、求链表长度

题目：

思路：

代码实现

注意点

此题的其他变式

题目

判断一个单项链表是否有环，如果有环，返回入环节点的值，如果无环，返回-1.要求空间复杂度为O(1).

思路

空间复杂度如果没有要求，可以用哈希表来判断。

在空间复杂度为O(1)的情况下，环状链表相关问题通常用快慢指针来辅助完成。

快指针从头节点开始一次走两步，慢指针从头节点开始一次走一步。如果快指针为空或者快指针的next指针指向节点为空，则链表无环。

如果快指针和慢指针相遇，则链表有环。

在有环的情况下，我们找入环节点。

设环的周长为C,在相遇时，慢指针走的长度为 $S_1 = lenA+x$

则快指针一定比慢指针多走 $n\times C$ (n = 0,1,2...) 的长度， $S_2 = lenA +x + n\times C$

根据快慢指针的速度关系（快指针一次走两步，慢指针一次走一步），在相遇的时刻，有 $S_2 = 2\times S_1$

由上面三个式子可得 $lenA + x = n \times C$ .

快慢指针相遇后，让快指针指向头部，慢指针不动。快指针一次走一步，慢指针一次走一步。

当快指针走 $lenA$ 长度时，慢指针走 $n \times C - x$ 长度，此时两指针在入环节点处相遇。

代码实现

/*
struct ListNode {
    int val;
    struct ListNode *next;
    ListNode(int x) : val(x), next(NULL) {}
};*/
class ChkLoop {
public:
    int chkLoop(ListNode* head) {
        // write code here
       if(head == NULL || head->next == NULL)
           return -1;
       ListNode *fast = head;
       ListNode *slow = head;
       while(fast!=NULL && fast->next!= NULL){//注意边界条件
          fast= fast->next->next;
          slow = slow->next;
          if(fast==slow){//有环,第一次相遇
             fast = head;//fast指针到链表头
             while(fast!=slow){
             fast = fast->next;
             slow = slow->next;
             }
             return  fast->val;
          }
       }
       return -1;
       
    }
};

注意点

1、边界条件的处理，判断快指针到达链表末尾的条件为fast == NULL || fast->next == NULL,因为在这两种情况下fast都不能继续往下走了。

2、函数开头对明显的空链表和只有一个节点的链表进行处理。

此题的其他变式

1、求单链表的环长

快慢指针第一次相遇后，继续快指针一次两步，慢指针一次一步，这样就变成了追及问题。从第一次相遇时刻到到第二次相遇时刻，快指针走的长度比慢指针多一圈。

2、判断有环单链表的长度

环长+头结点到入环节点的长度（lenA）