面试题22：链表中环的入口节点（Java版）

题目：如果一个链表中包含环，那么应该如何找出环的入口节 点？从链表的头节点开始顺着next指针方向进入环的第1个节点为环的入口节点。例如，在如图4.3所示的链表中，环的入口节点是节点 3。

题目分析

因为要找到环的入口节点，所以首先需要判断链表是否有环，当链表有 环时，我们可以使用两个指针（一个快指针和一个慢指针），快指针一 次移动两下，慢指针一次移动一下，当两个指针相遇时则表明此时两个 指针已经进入到环里了，且设快指针移动了2k步，则慢指针移动了k步， 仔细观察可以发现当慢指针再移动k步会回到原地（因为2k步的位置和 k步相同），即移动k步相当于移动了整数圈环（所以k为环中节点的整 数倍）。所以我们可以将一个指针p2指向那个移动了k步的慢指针再将 一个指针p1指向链表的表头，两个指针再同时移动，当p1移动到环的 入口时，因为指针p2始终比指针p1快k步，又因为k为环中节点的整数 倍，所以指针p2也指向了环的入口节点即当p1与p2相遇的时候，指向 的节点就为环的入口节点。

实际实现

// 获取链表中两个快慢指针相遇的位置，
// 即两个指针在环中相遇的位置
private ListNode getNodeInLoop(ListNode head) {
          
   
    // 当节点少于两个时无法形成环，所以返回null
    if (head == null || head.next == null) {
          
   
        return null;
    }
    // 初始化快指针和慢指针的位置
    ListNode slow = head.next;
    ListNode fast = slow.next;
    // 当快指针不为null时，则同时移动快慢指针
    // （快指针移动两格，慢指针移动一格）
    // 如果循环过程中出现fast为null的话则
    // 证明链表中不存在环返回null
    while (fast != null) {
          
   
        // 如果slow和fast相等，返回
        // 两个指针相遇的位置
        if (slow == fast) {
          
   
            return slow;
        }
        slow = slow.next;
        fast = fast.next;
        if (fast != null) {
          
   
            fast = fast.next;
        }
    }
    return null;
}

public ListNode detectCycle(ListNode head) {
          
   
    ListNode inLoop = getNodeInLoop(head);
    // 如果链表中不存在环则返回null
    if (inLoop == null) {
          
   
        return null;
    }

    // 初始化node为头结点
    ListNode node = head;
    // 当node != inLoop时node和inLoop同时移动
    // 当node与inLoop相等时说明已经到环的入口点了
    while (node != inLoop) {
          
   
        node = node.next;
        inLoop = inLoop.next;
    }
    return node;
}