牛客网高频算法题系列-BM7-链表中环的入口结点

牛客网高频算法题系列-BM7-链表中环的入口结点

题目描述

给一个长度为n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。

原题目见：BM7 链表中环的入口结点

解法一：双指针法

使用两个指针，fast 与 slow。它们起始都位于链表的头部。随后，slow 指针每次向后移动一个位置，而fast 指针向后移动两个位置。如果链表中存在环，则 fast 指针最终将再次与 slow 指针在环中相遇。

如果相遇了，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。所以将fast重新设置为头结点，fast和sow结点都一步步走，直到相遇，即为入口结点。

原理可参考：双指针算法原理详解

解法二：哈希法

使用HashSet记录链表中的结点，然后遍历链表结点：

• 如果链表中的结点在哈希表中出现过，说明链表有环，并且该结点即为入口结点，返回之
• 如果链表中的结点没有在哈希表中出现过，则将当前结点添加到哈希表中，然后判断下一个结点

最后，如果没有重复节点，则说明无环，返回null。

说明：和 牛客网高频算法题系列-BM6-判断链表中是否有环 的解法基本一致。

代码

import java.util.HashSet;

public class Bm007 {
    /**
     * 双指针
     *
     * @param pHead
     * @return
     */
    public static ListNode entryNodeOfLoop(ListNode pHead) {
        ListNode fast = pHead, slow = pHead;
        while (fast != null && fast.next != null) {
            // 快指针每次走2步，慢指针每次走1步
            fast = fast.next.next;
            slow = slow.next;
            if (fast == slow) {
                // 快慢指针相遇，说明链表中有环
                break;
            }
        }
        // 如果快指针为null，说明快慢指针没有相遇，无环，返回null
        if (fast == null || fast.next == null) {
            return null;
        }

        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;
        }

        // 快慢指针没有相遇，说明无环
        return fast;
    }

    /**
     * 哈希法
     *
     * @param pHead
     * @return
     */
    public static ListNode entryNodeOfLoop2(ListNode pHead) {
        // 用来记录链表中的结点
        HashSet<ListNode> nodes = new HashSet<>();
        while (pHead != null) {
            // 如果链表中的结点已经出现过，这个结点即为环的入口，返回之
            if (nodes.contains(pHead)) {
                return pHead;
            }
            nodes.add(pHead);
            pHead = pHead.next;
        }
        return null;
    }

    public static void main(String[] args) {
        /**
         * 测试用例链表结构为有环
         * testCaseCycle：  3 -> 2 -> 0 -> -4
         *                      ^          |
         *                      ------------
         */
        ListNode head = ListNode.testCaseCycle();
        /**
         * 测试用例，期望输出： 2
         */
        System.out.println(entryNodeOfLoop(head));
        System.out.println(entryNodeOfLoop2(head));
    }
}

$1.01^{365} ≈ 37.7834343329$
$0.99^{365} ≈ 0.02551796445$
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