原题链接🔗：环形链表
难度：简单⭐️

题目

给你一个链表的头节点 head，判断链表中是否有环。

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）。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。

如果链表中存在环 ，则返回 true 。 否则，返回 false 。

示例 1：

输入：head = [3,2,0,-4], pos = 1
输出：true
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：true
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：false
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 。

进阶：你能用 O(1)（即，常量）内存解决此问题吗？

题解

LeetCode 上的环形链表问题是一个经典的算法问题，通常被称为 “环形链表 II” 或 “检测循环”。这个问题主要考察了链表的操作和双指针技术。

快慢指针法

1. 题解：

• 使用快慢指针：创建两个指针，一个快指针（每次移动两个节点）和一个慢指针（每次移动一个节点）。
• 移动指针：同时移动快慢指针，如果链表中存在环，快指针和慢指针最终会在环内相遇。
• 相遇判断：如果快指针和慢指针相遇，说明链表中有环，返回true。 如果快指针到达链表末尾（即 null），说明链表中没有环，返回 false。

3. 复杂度：时间复杂度O(N)，其中 N 是链表中的节点数；空间复杂度O(1)，只使用了两个指针的额外空间。
4. 过程：如demo所示。
5. c++ demo：

#include <iostream>

// 链表节点的定义
struct ListNode {
    int val;
    ListNode* next;
    ListNode(int x) : val(x), next(nullptr) {}
};

// 函数来检测链表是否有环
bool hasCycle(ListNode* head) {
    if (head == nullptr) return false;

    ListNode* slow = head;
    ListNode* fast = head;

    while (fast != nullptr && fast->next != nullptr) {
        slow = slow->next;           // 慢指针每次移动一步
        fast = fast->next->next;     // 快指针每次移动两步

        if (slow == fast) {
            return true;  // 如果两个指针相遇，则存在环
        }
    }

    return false;  // 如果快指针到达链表末尾，则不存在环
}

// 函数来找到环的入口节点
ListNode* detectCycle(ListNode* head) {
    if (!hasCycle(head)) return nullptr;

    ListNode* slow = head;
    ListNode* fast = head;

    while (true) {
        slow = slow->next;
        fast = fast->next;
        if (fast != nullptr) fast = fast->next;

        if (slow == fast) {
            break;
        }
    }

    ListNode* entry = head;
    while (entry != slow) {
        entry = entry->next;
        slow = slow->next;
    }

    return entry;  // 环的入口节点
}

int main() {
    // 构建一个环形链表作为示例
    ListNode* node1 = new ListNode(3);
    ListNode* node2 = new ListNode(2);
    ListNode* node3 = new ListNode(0);
    ListNode* node4 = new ListNode(-4);

    node1->next = node2;
    node2->next = node3;
    node3->next = node4;
    node4->next = node2;  // 形成环

    // 检测环
    if (hasCycle(node1)) {
        std::cout << "The linked list has a cycle." << std::endl;
        ListNode* entry = detectCycle(node1);
        std::cout << "The entry of the cycle is: " << entry->val << std::endl;
    }
    else {
        std::cout << "The linked list does not have a cycle." << std::endl;
    }

    // 清理内存
    delete node1;
    delete node2;
    delete node3;
    delete node4;

    return 0;
}

• 输出结果：

The linked list has a cycle.
The entry of the cycle is: 2

其他方法

• 哈希表

使用哈希表来存储所有已经访问过的节点。每次我们到达一个节点，如果该节点已经存在于哈希表中，则说明该链表是环形链表，否则就将该节点加入哈希表中。重复这一过程，直到我们遍历完整个链表即可。