题解 | #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，返回null。
输入描述：输入分为2段，第一段是入环前的链表部分，第二段是链表环的部分，后台将这2个会组装成一个有环或者无环单链表
返回值描述：返回链表的环的入口结点即可。而我们后台程序会打印这个节点
示例1
输入：{1,2},{3,4,5}
返回值：3
说明：返回环形链表入口节点，我们后台会打印该环形链表入口节点，即3

题目分析

有环的链表，在遍历时会在环中一直循环，想要获得环的入口结点，直观地想，可以使用hash法保存出现的结点，当重复环的遍历过程时，第一次碰到重复的结点即为环入口结点B。

解题思路

方法1：hash法，记录第一次重复的结点
通过使用set或者map来存储已经遍历过的结点，当第一次出现重复的结点时，即为入口结点。

方法2：快慢指针
通过定义slow和fast指针，slow每走一步，fast走两步，若是有环，则一定会在环的某个结点处相遇（slow == fast），根据下图分析计算，可知从相遇处到入口结点的距离与头结点与入口结点的距离相同。

代码实现

方法1：hash法，记录第一次重复的结点

public ListNode EntryNodeOfLoop(ListNode pHead) {
        // 使用set来记录出现的结点
        HashSet<ListNode> set = new HashSet<>();
        while(pHead != null){
           // 当set中包含结点，说明第一次出现重复的结点，即环的入口结点
            if(set.contains(pHead)){
                return pHead;
            }
            // set中加入未重复的结点
            set.add(pHead);
            pHead = pHead.next;
        }
        return null;
    }

时间复杂度：O(n)，需要将链表的所有结点遍历一遍，时间复杂度为O(n)；
空间复杂度：O(n)，需要额外的n空间的hashset来存储结点。

方法2：快慢指针

public ListNode EntryNodeOfLoop(ListNode pHead) {
        if(pHead == null) return null;
        // 定义快慢指针
        ListNode slow = pHead;
        ListNode fast = pHead;
        while(fast != null && fast.next != null){
            // 快指针是满指针的两倍速度
            fast = fast.next.next;
            slow = slow.next;
            // 记录快慢指针第一次相遇的结点
            if(slow == fast) break;
        }
        // 若是快指针指向null，则不存在环
        if(fast == null || fast.next == null) return null;
        // 重新指向链表头部
        fast = pHead;
        // 与第一次相遇的结点相同速度出发，相遇结点为入口结点
        while(fast != slow){
            fast = fast.next;
            slow = slow.next;
        }
        return fast;
    }

时间复杂度：O(n)，需要将链表的所有结点遍历一遍，时间复杂度为O(n)；
空间复杂度：O(1)，需要额外两个快慢指针来遍历结点。