【C/C++】环形链表Ⅱ（进阶）（leetcode T142）

我们之前学过环形链表的初级知识，学会了使用快慢指针，学会了判断是否为环形链表，现在题目进行进阶，我们来寻找成环的节点，又要有怎么样的知识呢？

（还不会的读者可以先看 ）

核心考点：链表、快慢指针法

题目描述

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。

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在范围 [0, 104] 内
• -105 <= Node.val <= 105
• pos 的值为 -1 或者链表中的一个有效索引

黄金重点：快慢指针分析：

慢指针一步走一个，快指针一步走两个，所以无论何时都有 慢指针走了k，快指针走了2k，快指针之所以能追上慢指针是因为它多走了一圈，所以一圈的长度就是2k-k=k；

现在两个指针相遇了，再让随便一个指针回到起点，两个指针齐步走，按照一步一个的走，可以看到两个指针在 再次相遇时都走了k-m，也就都走到了成环的节点。

代码实现：

struct ListNode* detectCycle(struct ListNode* head)
{
    struct ListNode *slow, *fast;
    slow = head;
    fast = head;
    
    // 🚶‍♂️快慢指针，寻找相遇点
    while (fast != NULL && fast->next != NULL) {
        slow = slow->next;             // 慢指针每次走一步
        fast = fast->next->next;       // 快指针每次走两步
        if (slow == fast) {
            break;                     // 相遇，说明有环
        }
    }
    
    // ❌ 如果没有环，直接返回 NULL
    if (fast == NULL || fast->next == NULL) {
        return NULL;
    }
    
    // 🔁 将慢指针放回链表头，快指针保持在相遇点
    slow = head;
    while (slow != fast) {
        slow = slow->next;
        fast = fast->next;
    }
    
    // ✅ 返回入环的第一个节点
    return slow;
}

思路分析

本题是典型的“链表找环问题”，可以通过 快慢指针法 来解决。

• 快指针 ：每次移动两步
• 慢指针 ：每次移动一步

1. 阶段1：检测是否有环

   • 如果快慢指针在遍历过程中相遇，说明链表存在环。
   • 如果快指针或快指针的下一个节点为空，说明链表无环。

2. 阶段2：寻找环的起点

   • 让慢指针回到链表头，快指针保持在相遇的位置。
   • 慢指针和快指针同时以每次一步的速度前进。
   • 两个指针相遇的节点即为环的入口。