LeetCode 142. 环形链表 II - Python 快慢指针法+详解

题目

142. 环形链表 II

难度中等761

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。注意，pos 仅仅是用于标识环的情况，并不会作为参数传递到函数中。

说明：不允许修改给定的链表。

进阶：

• 你是否可以使用 O(1) 空间解决此题？

示例 1：

输入：head = [3,2,0,-4], pos = 1
输出：返回索引为 1 的链表节点
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：返回索引为 0 的链表节点
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：返回 null
解释：链表中没有环。

提示：

• 链表中节点的数目范围在范围 [0, 104] 内
• -105 <= Node.val <= 105
• pos 的值为 -1 或者链表中的一个有效索引

来源：力扣（LeetCode）
链接：https://leetcode-cn.com/problems/linked-list-cycle-ii
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快慢指针解决问题：

class Solution:
    def detectCycle(self, head: ListNode) -> ListNode:
        # 环形链表第二层：
        # 判断链表环开始的位置
        # 典型套路：快慢指针
        if not head or not head.next:
            return None
        fast = head
        slow = head
        # 下面的循环用于确定两个指针第一次相遇的位置
        # 当fast与fast.next不为空时，沿着链表前进
        while (fast is not None) and (fast.next is not None):
            slow = slow.next  # slow每次走1步
            fast = fast.next.next  # fast每次走2步，速度是slow的2倍
            # 当slow 和 fast相遇，说明有环，break后续定位环的位置
            if slow == fast:
                break
        # 增加一步判断，因为fast为空时，也会跳出循环，不一定是slow==fast跳出
        # 当fast为空或者fast.next为空时，说明链表无环，返回None
        if (fast is None) or (fast.next is None):
            return None
        else:

            # 当slow 与fast 第一次相遇时，假设slow走了k步
            # 显然fast走了2k步，比slow多走了2k-k=k步，即为环长度的N倍（N为正整数）
            # 再设 第一次相遇点 在 链表入环点 前m步，则令slow重新指向链表头节点，然后
            # slow与fast以相同速度前进，当二者再次相遇时，slow和fast走的距离相同，这
            # 个距离是k-m
            slow = head  # slow重新指向链表头节点
            while slow != fast:
                slow = slow.next  # slow每次走1步
                fast = fast.next  # fast以相同的速度，每次走1步
            return slow