[leetcode #142] Linked List Cycle II

Problem

Given the head of a linked list, return the node where the cycle begins. If there is no cycle, return null.
There is a cycle in a linked list if there is some node in the list that can be reached again by continuously following the next pointer. Internally, pos is used to denote the index of the node that tail's next pointer is connected to (0-indexed). It is -1 if there is no cycle. Note that pos is not passed as a parameter.
Do not modify the linked list.
Example 1:

Input: head = [3,2,0,-4], pos = 1
Output: tail connects to node index 1
Explanation: There is a cycle in the linked list, where tail connects to the second node.

Example 2:

Input: head = [1,2], pos = 0
Output: tail connects to node index 0
Explanation: There is a cycle in the linked list, where tail connects to the first node.

Example 3:

Input: head = [1], pos = -1
Output: no cycle
Explanation: There is no cycle in the linked list.

Constraints:

・ The number of the nodes in the list is in the range [0, 10⁴].
・ -10⁵ <= Node.val <= 10⁵
・ pos is -1 or a valid index in the linked-list.

Follow up: Can you solve it using O(1) (i.e. constant) memory?

Idea

指定したリストにループがある場合は、最後尾のノードが指すノードが何であるかを決定する必要があります.
最も簡単な方法はsetを使うことです.リストをナビゲートすると、setにノードを追加し、setにノードが存在する場合は、そのノードを返すことができます.
しかしspace複雑度をO(1)として解く方法もある.
リストを参照するときに、1つのノードが移動するポインタと2つのノードが移動するポインタを作成し、2つのポインタが一致しているかどうかを確認します.Cycleが存在する場合、2つのポインタは必ず出会う.Cycleが存在する場合は、1つずつ移動するポインタをheadに設定し、2つのポインタを1つ移動して対面点を決定します.このとき出会ったノードはtailが指すノードであるため,そのノードを返すことができる.

Solution

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

        ListNode next = head.next;
        ListNode doubleNext = head.next.next;
        boolean isCycle = false;

        while (doubleNext != null && doubleNext.next != null) {
            if (next == doubleNext) {
                isCycle = true;
                break;
            }

            next = next.next;
            doubleNext = doubleNext.next.next;
        }

        if (!isCycle) {
            return null;
        }

        next = head;
        while (next != doubleNext) {
            next = next.next;
            doubleNext = doubleNext.next;
        }

        return next;
    }
}

Reference

https://leetcode.com/problems/linked-list-cycle-ii/