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问题描述
给定一个链表,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
解题思路
核心:数学分析、双指针
- 用快慢指针证明环(这里的具体做法不再赘述,具体可见LeetCode:141. 环形链表)
- 假设链表共有
a+b
个节点,其中 链表头部到链表入口 有a
个节点(不计链表入口节点), 链表环 有b
个节点,快指针速度为f
,慢指针速度为s
,第一次相遇耗时t
,可得:ft=st + nb
(快指针多跑了n圈环) - 按照我们快慢指针的做法,快指针速度是慢指针的2倍:
ft = 2st
亦可推出:st = nb
,也就是说第一次相遇,慢指针了跑了nb
的距离
如果此时,慢指针再跑a步,距离为:a+nb
,根据这个距离式子,可知此时慢指针又回到环的入口! - 因此,我们将已经没有用的快指针重新放在链表头节点,快慢指针以相同的速度
1
跑,当跑出距离a,快慢节点都走到了环的起点,再次相遇。
代码示例(JAVA)
/**
* Definition for singly-linked list.
* class ListNode {
* int val;
* ListNode next;
* ListNode(int x) {
* val = x;
* next = null;
* }
* }
*/
public class Solution {
public ListNode detectCycle(ListNode head) {
ListNode fast = head, slow = head;
while (true) {
if (fast == null || fast.next == null) {
return null;
}
fast = fast.next.next;
slow = slow.next;
if (fast == slow) {
break;
}
}
fast = head;
while (fast != slow) {
fast = fast.next;
slow = slow.next;
}
return fast;
}
}
时间复杂度:O(n)