LeetCode 142. 环形链表 II｜Python 解法详解

LeetCode 142. 环形链表 II｜Python 解法详解

CSDN 算法专题 · 链表 | 难度：中等

题目信息

• 题号：142
• 难度：中等
• LeetCode：题目链接

题目描述

若链表有环，返回入环的第一个节点；无环返回 null，且不允许修改链表。

示例

输入：head = [3,2,0,-4], pos = 1
输出：返回值为 2 的入环节点

约束

节点数不超过 10⁴。

解题思路

核心观察

快慢指针相遇后，根据距离关系，从头节点和相遇点各放一个同速指针，它们再次相遇的位置就是环入口。第一阶段同时也负责判定是否有环。

推导与执行步骤

1. 快慢指针寻找首次相遇
2. 若快指针到空则无环
3. 一个指针回到 head
4. 两个指针每次走一步，再次相遇即入口

为什么这个方法正确

算法始终围绕上述核心观察维护有效状态，并且每一步只排除已经能够证明不可能产生更优答案的情况。按照执行步骤处理后，所有可能影响答案的元素或节点都会被恰好检查，因此不会遗漏合法答案；状态更新又严格遵守题目约束，所以最终结果有效。

从边界看，空区间、单个元素、全部相同或完全不匹配等情况都会落入初始化条件或循环终止条件，不需要依赖未定义状态。实现时再重点检查下标、空节点和重复元素，即可保证算法在极端输入下仍然成立。

Python 代码

# 解法核心：快慢指针相遇后，根据距离关系，从头节点和相遇点各放一个同速指针，它们再次相遇的位置就是环入口。第一阶段同时也负责判定是否有环。
# 实现步骤：
# 1. 快慢指针寻找首次相遇
# 2. 若快指针到空则无环
# 3. 一个指针回到 head
# 4. 两个指针每次走一步，再次相遇即入口

from typing import Optional

class ListNode:

    def __init__(self, x):
        self.val = x
        self.next = None

class Solution:

    def detectCycle(self, head: Optional[ListNode]) -> Optional[ListNode]:
        if not head:
            return None
        slow = fast = head  # 慢指针，通常指向已处理区域或链表中点
        while fast and fast.next:
            slow = slow.next  # 慢指针，通常指向已处理区域或链表中点
            fast = fast.next.next  # 快指针，用于扫描数据或定位链表中点
            if slow == fast:
                break
        if not fast or not fast.next:
            return None
        slow = head  # 慢指针，通常指向已处理区域或链表中点
        while slow != fast:
            slow = slow.next  # 慢指针，通常指向已处理区域或链表中点
            fast = fast.next  # 快指针，用于扫描数据或定位链表中点
        return slow

复杂度分析

• 时间复杂度：O(n)
• 空间复杂度：O(1)

易错点

第一阶段退出要区分"相遇"与"到达链尾"。

总结

这道题的关键是：快慢指针相遇后，根据距离关系，从头节点和相遇点各放一个同速指针，它们再次相遇的位置就是环入口。理解这一点后，再结合边界条件检查，代码就能保持清晰且稳定。