力扣hot100-141.环形链表

这是一个经典的链表问题，通常被称为"判断链表是否有环"。

解决这个问题的标准且最高效的解法是 快慢指针算法（也称为 Floyd 判圈算法或龟兔赛跑算法）。

解题思路

1. 定义两个指针：

   • 慢指针 (slow)：一次走一步。

   • 快指针 (fast)：一次走两步。

2. 逻辑分析：

   • 如果没有环 ：fast 指针走得快，最终会遇到 NULL（即到达链表末尾），此时可以直接返回 false。

   • 如果有环 ：fast 指针会率先进入环，并在环内循环。当 slow 指针也进入环后，这就变成了一个"追及问题"。因为 fast 比 slow 每次多走一步，所以在有限的步数内，fast 一定会追上 slow（即 fast == slow）。

3. 复杂度：

   • 时间复杂度：O(n)。如果无环，遍历一次；如果有环，快指针在环内绕圈追上慢指针的时间也是线性的。

   • 空间复杂度：O(1)。只使用了两个指针，不需要额外的哈希表来存储已访问的节点。

下面是完整的代码实现，包含了解题类和用于构建带环链表进行测试的 main 函数。

代码要点

1. 初始化 ：slow 和 fast 都指向 head。有些写法会让 fast 初始指向 head->next，这也是可以的，但循环条件和判断逻辑稍微不同。让它们都从 head 开始是最直观的。

2. 循环条件 ：while (fast != NULL && fast->next != NULL)。这个条件非常关键，它保证了 fast->next->next 不会出现空指针异常。

3. 相遇判断 ：在移动指针之后立即检查 if (slow == fast)。如果相等，说明快指针追上了慢指针，链表有环。

4. 返回结果：如果循环正常退出，说明快指针遇到了空指针，链表没有环。

/**
 * Definition for singly-linked list.
 * struct ListNode {
 *     int val;
 *     ListNode *next;
 *     ListNode(int x) : val(x), next(NULL) {}
 * };
 */
class Solution {
public:
    bool hasCycle(ListNode *head) {
        if(head == NULL ||  head->next == NULL)
            return false;
        
        ListNode* fast = head;
        ListNode* slow = head;
        
        while(fast != nullptr && fast->next != nullptr)
        {
            slow = slow->next;
            fast = fast->next->next;
            if(slow == fast)
                return true;
        }

        return false;
    }
};