1. 题目介绍（23. 链表中环的入口节点）

给定一个链表，返回链表开始入环的第一个节点。从链表的头节点开始沿着 next 指针进入环的第一个节点为环的入口节点。如果链表无环，则返回 null。

为了表示给定链表中的环，我们使用整数 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 仅仅是用于标识环的情况，并不会作为参数传递到函数中。

说明： 不允许修改给定的链表。

【测试用例】：
示例 1：
在这里插入图片描述

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：
在这里插入图片描述

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：
在这里插入图片描述

输入：head = [1], pos = -1
输出：返回 null
解释：链表中没有环。

【条件约束】：

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

【跟踪】：

进阶： 是否可以使用 O(1) 空间解决此题？

【相关题目】：

注意： 本题与主站 142. 环形链表 II 题目相同。

2. 题解

2.1 原书题解（快慢指针）-- O(n)

时间复杂度O(n)，空间复杂度O(1)
整个流程分三步：

判断该链表是否有环；
如果有环，确定环的长度；
根据环长设置快慢指针的起始位置，移动快慢指针找到入口节点。

/**
 * Definition for singly-linked list.
 * class ListNode {
 *     int val;
 *     ListNode next;
 *     ListNode(int x) {
 *         val = x;
 *         next = null;
 *     }
 * }
 */
public class Solution {
    public ListNode detectCycle(ListNode head) {
       ListNode meetingNode = meetingNode(head);
       
        // 该链表无环，返回null
       if (meetingNode == null) return null;
        // 链表有环，从相遇点开始计数，直到再次到达相遇点
        ListNode fast = meetingNode;
        int cycleLength = 1;
        while (fast.next != meetingNode){
            fast = fast.next;
            cycleLength++;
        }
        System.out.println(cycleLength);
        // 快指针返回head，并前进环长步数
        fast = head;
        for (int i = 0; i < cycleLength; i++){
            fast = fast.next;
        }
        // 快慢指针开始移动，每次移动一步，相遇节点即为入口节点
        ListNode slow = head;
        while (fast != slow){
            fast = fast.next;
            slow = slow.next;
        }
        return fast;

    }

    public ListNode meetingNode(ListNode head){
        // 判断头节点是否为空
        if (head == null) return null;
        // 定义快慢指针
        ListNode slow = head.next;
        if (slow == null) return null;
        ListNode fast = slow.next;

        while (fast != null && slow != null){
            if (fast == slow) return fast;
            // 慢指针每次走一步，快指针每次走两步
            slow = slow.next;
            fast = fast.next;
            if (fast != null) fast = fast.next;
        }
        return null;
    }
}

在这里插入图片描述

2.2 快慢指针简化版 – O(n)

时间复杂度O(n)，空间复杂度O(1)
在这里插入图片描述
思路基本和2.1一致，不同的是这里简化了求环长，直接让fast回到了头节点

public class Solution {
    public ListNode detectCycle(ListNode head) {
        ListNode fast = head, slow = head;
        while (true) {
            if (fast == null || fast.next == null) return null;
            fast = fast.next.next;
            slow = slow.next;
            if (fast == slow) break;
        }
        fast = head;
        while (slow != fast) {
            slow = slow.next;
            fast = fast.next;
        }
        return fast;
    }
}