剑指Offer编程题（Java实现）——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。

思路一

迭代遍历链表，利用HashSet将每个结点添加到哈希表中，如果添加失败（重复遍历了这个结点即遇到环），输出该结点为环入口

实现

/*
 public class ListNode {
    int val;
    ListNode next = null;

    ListNode(int val) {
        this.val = val;
    }
}
*/
import java.util.HashSet;
public class Solution {

    public ListNode EntryNodeOfLoop(ListNode pHead)
    {
        if(pHead == null) return pHead;
        HashSet hash = new HashSet();
        while(pHead != null){
            boolean chk = hash.add(pHead);
            if(chk == false)
                return pHead;
            pHead = pHead.next;
        }
        return null;
    }
}

运行时间：17ms

占用内存：9608k

思路二

使用双指针，一个指针 fast 每次移动两个节点，一个指针 slow 每次移动一个节点。因为存在环，所以两个指针必定相遇在环中的某个节点上。假设相遇点在下图的 z1 位置，此时 fast 移动的节点数为 x+2y+z，slow 为 x+y，由于 fast 速度比 slow 快一倍，因此 x+2y+z=2(x+y)，得到 x=z。

在相遇点，slow 要到环的入口点还需要移动 z 个节点，如果让 fast 重新从头开始移动，并且速度变为每次移动一个节点，那么它到环入口点还需要移动 x 个节点。在上面已经推导出 x=z，因此 fast 和 slow 将在环入口点相遇。

实现

public ListNode EntryNodeOfLoop(ListNode pHead) {
    if (pHead == null || pHead.next == null)
        return null;
    ListNode slow = pHead, fast = pHead;
    do {
        fast = fast.next.next;
        slow = slow.next;
    } while (slow != fast);
    fast = pHead;
    while (slow != fast) {
        slow = slow.next;
        fast = fast.next;
    }
    return slow;
}

思路二参考：https://www.nowcoder.com/discuss/198840