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题目描述

给你一个链表的头节点 head，判断链表中是否有环。

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）。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。

如果链表中存在环，则返回 true。否则，返回 false。

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。

提示：

  • 链表中节点的数目范围是 [0, 10^4]
  • -10^5 <= Node.val <= 10^5
  • pos 为 -1 或者链表中的一个有效索引

**进阶：**你能用 O(1)（即，常量）内存解决此问题吗？

解题思路

这是一道经典的链表环检测问题，有两种主要解法：

方法一：快慢指针（推荐）

使用 Floyd 判圈算法，也称为"龟兔赛跑"算法。设置两个指针，慢指针每次移动一步，快指针每次移动两步。如果链表中存在环，快指针最终会追上慢指针；如果不存在环，快指针会先到达链表末尾。

这种方法的核心思想是：在环形跑道上，跑得快的人总会追上跑得慢的人。当快慢指针都进入环后，它们之间的距离每次减少1，最终必定相遇。

方法二：哈希表

遍历链表，将每个访问过的节点存储在哈希表中。如果遇到已经访问过的节点，说明存在环。这种方法直观易懂，但需要额外的空间。

快慢指针法是最优解，时间复杂度 O(n)，空间复杂度 O(1)，满足进阶要求。

代码实现

class Solution {
public:
    bool hasCycle(ListNode *head) {
        if (!head || !head->next) return false;
        
        ListNode* slow = head;
        ListNode* fast = head->next;
        
        while (slow != fast) {
            if (!fast || !fast->next) return false;
            slow = slow->next;
            fast = fast->next->next;
        }
        
        return true;
    }
};

class Solution:
    def hasCycle(self, head: Optional[ListNode]) -> bool:
        if not head or not head.next:
            return False
        
        slow = head
        fast = head.next
        
        while slow != fast:
            if not fast or not fast.next:
                return False
            slow = slow.next
            fast = fast.next.next
        
        return True

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

var hasCycle = function(head) {
    if (!head || !head.next) return false;
    
    let slow = head;
    let fast = head.next;
    
    while (slow !== fast) {
        if (!fast || !fast.next) return false;
        slow = slow.next;
        fast = fast.next.next;
    }
    
    return true;
};
在 LeetCode 上运行： 力扣中文版 LeetCode 国际版

复杂度分析

方法时间复杂度空间复杂度
快慢指针O(n)O(1)
哈希表O(n)O(n)

其中 n 为链表中的节点数。快慢指针法是最优解法。

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