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力扣hot100：环形链表II（哈希算法与快慢指针法思路讲解）

news 2025/9/22 9:34:29

题目概述

方法一：哈希表法 - 直观空间换时间

思路分析

使用哈希表存储遍历过的节点，当遇到重复节点时，该节点即为环的入口。这种方法思路简单直接，利用了哈希表的快速查找特性。

代码实现

public class Solution {public ListNode detectCycle(ListNode head) {ListNode pos = head;Set<ListNode> visited = new HashSet<>(); // 存储已访问节点while (pos != null) {if (visited.contains(pos)) { // 发现重复节点return pos; // 返回环的入口} else {visited.add(pos); // 记录访问过的节点}pos = pos.next; // 移动到下一个节点}return null; // 遍历结束无环}
}

复杂度分析

时间复杂度：O(n)。每个节点只需访问一次。
空间复杂度：O(n)。最坏情况下需要存储所有节点。

方法二：快慢指针法（Floyd 算法）- 空间高效的数学解法

思路分析

判断是否有环：使用快指针（每次两步）和慢指针（每次一步），若两指针相遇则有环
寻找环入口：相遇后将一个指针移回头部，两指针每次一步移动，再次相遇点即为环入口

数学证明

设：

头节点到环入口距离为 a
环入口到相遇点距离为 b
相遇点到环入口距离为 c
环长度：L = b + c

当快慢指针相遇时：

慢指针路程：a + b
快指针路程：a + b + kL（绕环 k 圈）
快指针路程 = 2 × 慢指针路程
2(a + b) = a + b + k(b + c)
化简得：a = (k-1)L + c

这表明：头节点到环入口距离 = 相遇点到环入口距离 + (k-1)圈环长，因此两指针将在环入口相遇。

代码实现

public class Solution {public ListNode detectCycle(ListNode head) {ListNode slow = head;ListNode fast = head;while (fast != null) {// 快指针移动前的边界检查if (fast.next == null) {return null; // 无环}fast = fast.next.next; // 快指针移动两步slow = slow.next;      // 慢指针移动一步// 发现环时if (slow == fast) {ListNode temp = head; // 新指针从头出发// 两指针同步移动直到相遇while (temp != slow) {temp = temp.next;slow = slow.next;}return slow; // 返回环入口}}return null; // 遍历结束无环}
}