环型链表II
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：
codeType
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：
codeType
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：
codeType
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
进阶：你是否可以使用 O(1) 空间解决此题？
解法
解法一：哈希表
需要O(n)的空间复杂度
ts
/**
* Definition for singly-linked list.
* class ListNode {
* val: number
* next: ListNode | null
* constructor(val?: number, next?: ListNode | null) {
* this.val = (val===undefined ? 0 : val)
* this.next = (next===undefined ? null : next)
* }
* }
*/
function detectCycle(head: ListNode | null): ListNode | null {
// 可以用哈希表记录遍历过的节点，碰到的第一个重复的元素就是环的开始
const recordMap = new Map<ListNode, boolean>()
let p = head
while(p !== null){
if(!recordMap.has(p)){
recordMap.set(p, true)
}else{
return p
}
p = p.next
}
return null
};
解法二：快慢指针
我们使用两个指针，fast 与 slow。它们起始都位于链表的头部。随后，slow 指针每次向后移动一个位置，而 fast 指针向后移动两个位置。如果链表中存在环，则 fast 指针最终将再次与 slow 指针在环中相遇。
如下图所示，设链表中环外部分的长度为 a。slow 指针进入环后，又走了 b 的距离与 fast 相遇。此时，fast 指针已经走完了环的 n 圈，因此它走过的总距离为 a+n(b+c)+b=a+(n+1)b+nc。
根据题意，任意时刻，fast 指针走过的距离都为 slow 指针的 2 倍。因此，我们有
a+(n+1)b+nc=2(a+b)⟹a=c+(n−1)(b+c) 有了 a=c+(n−1)(b+c) 的等量关系，我们会发现：从相遇点到入环点的距离加上 n−1 圈的环长，恰好等于从链表头部到入环点的距离。
因此，当发现 slow 与 fast 相遇时，我们再额外使用一个指针 ptr。起始，它指向链表头部；随后，它和 slow 每次向后移动一个位置。最终，它们会在入环点相遇。
ts
/**
* Definition for singly-linked list.
* class ListNode {
* val: number
* next: ListNode | null
* constructor(val?: number, next?: ListNode | null) {
* this.val = (val===undefined ? 0 : val)
* this.next = (next===undefined ? null : next)
* }
* }
*/
function detectCycle(head: ListNode | null): ListNode | null {
// 哈希表法需要O(n)的空间复杂度
// 快慢指针，slow走一步，fast走两步，两者最终一定会遇上
// 这里利用了数学证明，slow和fast相遇时，ptr出发。
// ptr和slow一起移动，最终相遇的位置就是环的起始
if (head === null) {
return null;
}
let slow = head, fast = head;
while (fast !== null) {
slow = slow.next;
if (fast.next !== null) {
fast = fast.next.next;
} else {
return null;
}
if (fast === slow) {
let ptr = head;
while (ptr !== slow) {
ptr = ptr.next;
slow = slow.next;
}
return ptr;
}
}
return null;
};