环形链表II

1. 题目描述

给定一个链表，返回链表开始入环的第一个节点。 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。

进阶： 你是否可以使用 O(1) 空间解决此题？

2. 示例

示例1

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

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

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 $[0, 10^4]$ 内
• $-10^5 <= Node.val <= 10^5$
• pos 的值为 -1 或者链表中的一个有效索引

3. 解题

同上一题，双指针法.
本题关键在于如何确定入环的第一个节点
设经过x步后，快指针追上慢指针，快指针每次走两步，慢指针每次走一步，若环的节点数为c，则相遇时必有： $$2x-x=c -> x=c$$
因此，当经过x步后相遇，则环的长度为x. 且此时慢指针必未走完环的全程。

设不循环链表段的长度为a，慢指针已走过的环的路程为b，则相遇时慢指针的路程为a+b = c。
也即，慢指针要想走完环的全程返回入环处，需走c-b = a步。
因此，在相遇后，我们使用另一个指针从头节点出发，与慢指针同时向前，当二者相遇，此处即为入环处。