142. 环形链表 II

题目

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 是 -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。

难度：🌟🌟🌟🌟

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是 [0, 10⁴]
• -10⁵ <= Node.val <= 10⁵
• pos 为 -1 或者链表中的一个 有效索引 。

题解

这题解法非常神奇。
假设 slow 走了 K 步，那么 fast 走了 2K 步追上了 slow，我们把 fast 追上 slow 的点叫做相遇点。假设链表环起始点距离相遇点距离是 M，此时如图所示：

我们只需要将 slow 或者 fast 其中一个移动到链表头，然后以相同速度向前走，slow 和 fast 会在走了 K-M 步以后再次相遇，此时这个节点就是链表环起始点。

注意事项：

• 在判断是否有环和寻找相遇点时，slow 和 fast 的初始位置都是链表头

代码实现

/**
 * Definition for singly-linked list.
 * type ListNode struct {
 *     Val int
 *     Next *ListNode
 * }
 */
func detectCycle(head *ListNode) *ListNode {
	if head == nil || head.Next == nil {
		return nil
	}
	slow, fast := head, head
	for fast != nil && fast.Next != nil {
		fast = fast.Next.Next
		slow = slow.Next
        if slow == fast {
            break
        }
	}
    if fast == nil || fast.Next == nil {
        // 排除 fast 遍历到末尾结束循环的可能性
        return nil
    }
	// 说明链表有环
	slow = head
	for slow != fast {
		fast = fast.Next
		slow = slow.Next
	}
	return slow
}