环形链表

题目描述：给定一个链表，判断链表中是否有环。

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。

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。

进阶：你能用 O(1)（即，常量）内存解决此问题吗？

/**
 * Definition for singly-linked list.
 * class ListNode {
 *     int val;
 *     ListNode next;
 *     ListNode(int x) {
 *         val = x;
 *         next = null;
 *     }
 * }
 */
public class Solution {
  public boolean hasCycle(ListNode head) {

  }
}

方法一：快慢指针

我们可以巧妙的使用快慢指针来模拟追击问题，只要存在环状结构，就一定可以追上。

• 创建两个指针，P1（快指针）和P2（慢指针），并且同时指向链表的头结点。
• 遍历链表，每遍历一个节点，指针P1向下移动两个节点，指针P2向下移动一个节点。（为什么移动两个节点：在快的快追上慢的时，他们之间一定只差1个或者2个节点，如果落后1个，那么下一次就能追上。如果落后2个，那么下一次就落后一个，再下一次就能追上，所以快指针可以设置成2）
• 如果链表遍历结束之前，指针指向同一节点，则说明链表有环

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

复杂度分析：

• 时间复杂度：遍历链表O(n)

• 空间复杂度：除了两个指针，没有使用额外的存储空间，所以空间复杂度为O(1)

执行结果：通过

• 执行用时：0 ms, 在所有 Java 提交中击败了100.00%的用户

• 内存消耗：39.9 MB, 在所有 Java 提交中击败了59.68%的用户

方法二：哈希表

遍历链表，使用hashset来存储节点，每遍历一个节点，就判断hashset中是否已存在此节点，如果存在则说明节点有环。如果不存在，就将新节点存到hashset中，重复上述步骤。

public class Solution {
  public boolean hasCycle(ListNode head) {
    Set<ListNode> set = new HashSet<>();
    while(head != null) {
      if(!set.add(head)) {
        return true;
      } else {
        head = head.next;
      }
    }
    return false;
  }
}

复杂度分析：

• 时间复杂度：O(n)

• 空间复杂度：使用了额外的存储空间，所以空间复杂度为O(n)

执行结果：通过

• 执行用时：4 ms, 在所有 Java 提交中击败了22.81%的用户
• 内存消耗：40.3 MB, 在所有 Java 提交中击败了13.69%的用户