【链表】链表中环的入口结点

题目描述

给一个链表，若其中包含环，请找出该链表的环的入口结点，否则，输出null

快慢指针法

求解链表中关于环的问题最常见的是使用快慢指针，fast指针和slow指针均从链表的头开始，fast一次走两步，slow一次走一步，若链表中有环，则fast指针会先进入环中，当 slow也进入环后，经过一定的步数，fast指针就会追上slow指针，因为每移动一次fast就离slow近一步。关于链表中和环有关的问题参考。

要找到环的入口点首先要用快慢指针计算出环的节点个数n，然后再用两个指针，其中一个指针先走n步，然后另一个指针和这个指针齐头并进，它们最终会在入口点相遇。为什么？假设链表有m个节点，则有m-n个节点不在环内，让一个指针先走n步，那么它再走m-n步就会到环的入口点，此时正好走到节点的尽头，让另一个指针和它在第n步的位置时才开始一起走，所以两个指针再走m-n步就会相遇了，相遇的地方正好是入口点。

所以要先计算出环的节点个数n，利用快慢指针，当两个指针第一次相遇后，固定其中一个指针，让另一个指针再走一圈直到和固定的指针相遇，同时记录节点的个数就能知道环的节点数了

    public ListNode EntryNodeOfLoop(ListNode pHead) {
        //快慢指针
        ListNode fast = pHead, slow = pHead;
        while (true) {
            if (fast == null)
                return null;
            slow = slow.next;
            if (slow == null)
                return null;
            fast = fast.next.next;
            if (fast == slow) {
                // 两指针相遇，计算环中节点的个数
                int num_loop = 1; //环中节点的个数
                slow = slow.next;
                while (slow != fast) {
                    slow = slow.next;
                    num_loop++;
                }
                ListNode p1 = pHead, p2 = pHead;
                // p1先走n步
                while (num_loop > 0) {
                    p1 = p1.next;
                    num_loop--;
                }
                while (p1 != p2) {
                    p1 = p1.next;
                    p2 = p2.next;
                }
                return p1;
            }
        }
    }

使用哈希表求解

另一个思路是遍历一遍链表，遍历过程中将节点存入哈希表中，每次存入时判断节点是否存在，若存在则遇到了环的起点

    public ListNode EntryNodeOfLoop(ListNode pHead) {
        HashMap<ListNode, Integer> map = new HashMap<>();
        while (true) {
            if (pHead == null)
                return null;
            if (!map.containsKey(pHead))
                map.put(pHead, 1);
            else if (map.containsKey(pHead))
                return pHead;
            pHead = pHead.next;
        }
   	}