本文所列题目来自 LeetCode 中国网站，属于算法面试中关于链表的经典高频考题（“玩转链表”第二弹：环形链表专栏）。题解由 Doocs 开源社区 leetcode 项目维护者提供。
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题目 1
题目描述
环形链表。
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。
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。
说明：不允许修改给定的链表。
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。
示例 2：
输入：head = [1,2], pos = 0输出：tail connects to node index 0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：no cycle解释：链表中没有环。
进阶：
你是否可以不用额外空间解决此题？
解法
定义快慢指针 slow、fast，初始指向 head。
快指针每次走两步，慢指针每次走一步，不断循环。当相遇时，说明链表存在环。如果循环结束依然没有相遇，说明链表不存在环。
Python3
# Definition for singly-linked list.# class ListNode:# def __init__(self, x):# self.val = x# self.next = Noneclass Solution: def hasCycle(self, head: ListNode) -> bool: slow = fast = head while fast and fast.next: slow, fast = slow.next, fast.next.next if slow == fast: return True return False
Java
/** * Definition for singly-linked list. * class ListNode { * int val; * ListNode next; * ListNode(int x) { * val = x; * next = null; * } * } */public class Solution { public boolean hasCycle(ListNode head) { ListNode slow = head; ListNode fast = head; while (fast != null && fast.next != null) { slow = slow.next; fast = fast.next.next; if (slow == fast) { return true; } } return false; }}
题目 2
题目描述
环形链表 II。
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。
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。
说明：不允许修改给定的链表。
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。
示例 2：
输入：head = [1,2], pos = 0输出：tail connects to node index 0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：no cycle解释：链表中没有环。
进阶：
你是否可以不用额外空间解决此题？
解法
先利用快慢指针判断链表是否有环，没有环则直接返回 null。
若链表有环，我们分析快慢相遇时走过的距离。
对于慢指针，走过的距离为 S=X+Y ①；快指针走过的距离为 2S=X+Y+N(Y+Z) ②。如下图所示，其中 N 表示快指针与慢指针相遇时在环中所走过的圈数，而我们要求的环入口，也即是 X 的距离：
我们根据式子 ①②，得出 X+Y=N(Y+Z) ，变形，得：X=(N-1)(Y+Z)+Z。
当 N=1(快指针在环中走了一圈与慢指针相遇) 时，X=(1-1)(Y+Z)+Z，即 X=Z。此时只要定义一个 p 指针指向头节点，然后慢指针与 p 开始同时走，当慢指针与 p 相遇时，也就到达了环入口，直接返回 p 即可。
当 N>1时，也是同样的，说明慢指针除了走 Z 步，还需要绕 N-1 圈才能与 p 相遇。
Python3
# Definition for singly-linked list.# class ListNode:# def __init__(self, x):# self.val = x# self.next = Noneclass Solution: def detectCycle(self, head: ListNode) -> ListNode: slow = fast = head has_cycle = False while fast and fast.next: slow, fast = slow.next, fast.next.next if slow == fast: has_cycle = True break if not has_cycle: return None p = head while p != slow: p, slow = p.next, slow.next return p
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 slow = head, fast = head; boolean hasCycle = false; while (fast != null && fast.next != null) { slow = slow.next; fast = fast.next.next; if (slow == fast) { hasCycle = true; break; } } if (!hasCycle) { return null; } ListNode p = head; while (p != slow) { p = p.next; slow = slow.next; } return p; }}
