LeetCode题解：环形链表 II的奥秘揭示

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2024-01-03 19:51:39

环形链表II

简介

LeetCode题解中的一道经典题目——环形链表II，旨在考察您对链表数据结构和算法的掌握程度。题目要求您检测给定链表中是否存在环，并找到环的起点。

算法

检测链表中是否存在环的算法有很多种，其中最常见且最有效的方法之一是弗洛伊德循环检测法，也称为快慢指针法。该算法的基本思路如下：

初始化两个指针，一个称为快指针（fast），另一个称为慢指针（slow）。
让快指针每次前进一步，慢指针每次前进两步。
如果快指针和慢指针在某个时刻相遇，则说明链表中存在环。

如果链表中存在环，那么快指针和慢指针最终会相遇。这是因为快指针前进的速度是慢指针的两倍，因此总能在有限的时间内追上慢指针。

找到环的起点的算法也比较简单：

当快指针和慢指针相遇后，将慢指针重新指向链表的头部。
让快指针和慢指针同时前进，每次前进一步。
当快指针和慢指针再次相遇时，则说明环的起点就在它们相遇的前一个节点。

代码实现

以下是使用Python语言实现的环形链表II算法的代码：

def detect_cycle(head):
    """
    检测链表中是否存在环。

    参数：
        head: 链表的头节点。

    返回值：
        如果链表中存在环，则返回环的起点节点，否则返回None。
    """

    # 初始化快慢指针
    fast = head
    slow = head

    # 检测环
    while fast and fast.next:
        fast = fast.next.next
        slow = slow.next

        if fast == slow:
            return slow

    # 如果链表中不存在环，则返回None
    return None


def find_cycle_start(head, meeting_node):
    """
    找到环的起点。

    参数：
        head: 链表的头节点。
        meeting_node: 快指针和慢指针相遇的节点。

    返回值：
        环的起点节点。
    """

    # 将慢指针重新指向链表的头部
    slow = head

    # 让快指针和慢指针同时前进，每次前进一步
    while slow != meeting_node:
        slow = slow.next
        meeting_node = meeting_node.next

    # 返回环的起点
    return slow