环形链表21

环形链表是一种特殊的链表结构，其中最后一个节点指向链表中的某个先前节点，从而形成一个循环。在给定的问题“环形链表 II”中，我们需要找到链表中环的入口节点，如果存在环的话。若不存在环，我们应该返回 null。 我们需要了解链表的基本概念。链表是一种线性数据结构，由一系列节点组成，每个节点包含数据和指向下一个节点的指针。在单链表中，每个节点只有一个指向下一个节点的指针。链表的头节点是链表的第一个节点，通常用 `head` 指针表示。 对于解决这个问题，我们可以采用快慢指针的方法，也称为龟兔赛跑算法。这个方法使用两个指针，一个移动速度较慢（每次移动一个节点），另一个移动速度快（每次移动两个节点）。如果链表中存在环，那么快速指针最终会追上慢速指针，因为它们会在环中相遇。一旦相遇，我们可以从头节点开始，用一个慢速指针继续移动，直到再次与快速指针相遇，此时相遇点就是环的入口节点。 以下是使用 C 语言实现的快慢指针解决方案： ```c #include <stdio.h> // 定义链表节点结构体 struct ListNode { int val; struct ListNode *next; }; // 函数 detectCycle 用于查找环的入口节点 struct ListNode *detectCycle(struct ListNode *head) { if (head == NULL) { return NULL; } int flag = 0; struct ListNode *slow = head; // 慢速指针 struct ListNode *fast = head; // 快速指针 // 使用快慢指针寻找环 while (fast != NULL && fast->next != NULL) { slow = slow->next; // 慢速指针每次移动一个节点 fast = fast->next->next; // 快速指针每次移动两个节点 if (fast == slow) { // 如果快慢指针相遇，说明存在环 flag = 1; break; } } // 如果不存在环，返回 null if (!flag) { return NULL; } // 找到环后，从头节点开始，用慢速指针重新找环的入口 struct ListNode *ptr = head; while (ptr != slow) { ptr = ptr->next; slow = slow->next; } return ptr; // 返回环的入口节点 } ``` 在给定的示例中： - 示例 1：输入 `head = [3,2,0,-4]`, pos = 1，链表中有一个环，环的入口在第二个节点，返回索引为 1 的链表节点。 - 示例 2：输入 `head = [1,2]`, pos = 0，链表中有一个环，环的入口在第一个节点，返回索引为 0 的链表节点。 - 示例 3：输入 `head = [1]`, pos = -1，链表中没有环，返回 null。 这个问题的关键在于理解链表结构和如何有效地找到环的存在及其入口。通过使用快慢指针，我们可以在不改变原始链表的情况下，高效地解决这个问题。对于进阶要求，即使用 O(1) 空间解决，这里已经满足了条件，因为我们的解决方案只使用了常量级别的额外空间。