【C/C++】环形链表Ⅱ(进阶)(leetcode T142)

我们之前学过环形链表的初级知识,学会了使用快慢指针,学会了判断是否为环形链表,现在题目进行进阶,我们来寻找成环的节点,又要有怎么样的知识呢?

(还不会的读者可以先看【C/C++】环形链表(初级)(leetcode T141)-CSDN博客

核心考点:链表、快慢指针法

题目描述

给定一个链表的头节点 head ,返回链表开始入环的第一个节点。 如果链表无环,则返回 null

如果链表中有某个节点,可以通过连续跟踪 next 指针再次到达,则链表中存在环。 为了表示给定链表中的环,评测系统内部使用整数 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-1,则在该链表中没有环。注意:pos 不作为参数进行传递,仅仅是为了标识链表的实际情况。

不允许修改链表。

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]

  • -105 <= Node.val <= 105

  • pos 的值为 -1 或者链表中的一个有效索引

黄金重点:快慢指针分析:

慢指针一步走一个,快指针一步走两个,所以无论何时都有 慢指针走了k,快指针走了2k,快指针之所以能追上慢指针是因为它多走了一圈,所以一圈的长度就是2k-k=k;

现在两个指针相遇了,再让随便一个指针回到起点,两个指针齐步走,按照一步一个的走,可以看到两个指针在 再次相遇时都走了k-m,也就都走到了成环的节点。

代码实现:

cpp 复制代码
struct ListNode* detectCycle(struct ListNode* head)
{
    struct ListNode *slow, *fast;
    slow = head;
    fast = head;
    
    // 🚶‍♂️快慢指针,寻找相遇点
    while (fast != NULL && fast->next != NULL) {
        slow = slow->next;             // 慢指针每次走一步
        fast = fast->next->next;       // 快指针每次走两步
        if (slow == fast) {
            break;                     // 相遇,说明有环
        }
    }
    
    // ❌ 如果没有环,直接返回 NULL
    if (fast == NULL || fast->next == NULL) {
        return NULL;
    }
    
    // 🔁 将慢指针放回链表头,快指针保持在相遇点
    slow = head;
    while (slow != fast) {
        slow = slow->next;
        fast = fast->next;
    }
    
    // ✅ 返回入环的第一个节点
    return slow;
}
思路分析

本题是典型的"链表找环问题",可以通过快慢指针法来解决。

  • 快指针:每次移动两步
  • 慢指针:每次移动一步
  1. 阶段1:检测是否有环

    • 如果快慢指针在遍历过程中相遇,说明链表存在环。
    • 如果快指针或快指针的下一个节点为空,说明链表无环。
  2. 阶段2:寻找环的起点

    • 让慢指针回到链表头,快指针保持在相遇的位置。
    • 慢指针和快指针同时以每次一步的速度前进。
    • 两个指针相遇的节点即为环的入口。
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