Update 23. 链表中环的入口结点.md

调整快慢指针寻找环入口结点的分阶段推导说明,补充两阶段解法示意图。
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2026-10-30 20:18:00 +08:00
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## 解题思路
使用双指针,一个快指针 fast 每次移动两个节点,一个慢指针 slow 每次移动一个节点。因为存在环,所以两个指针必定相遇在环中的某个节点上。
使用快慢指针分两个阶段:
假设环入口节点为 y1,相遇所在节点为 z1。
- 第一阶段:fast 每次走两步,slow 每次走一步。两者进入环后,fast 每步都比 slow 多走一步,相当于从后面一格一格追上 slow,因此必定在环中的某个节点相遇;
- 第二阶段:一个指针回到头节点,另一个留在相遇点,两者每次都走一步,再次相遇的节点就是环的入口。
假设快指针 fast 在圈内绕了 N 圈,则总路径长度为 x+Ny+(N-1)z。z 为 (N-1) 倍是因为快慢指针最后已经在 z1 节点相遇了,后面就不需要再走了。
第二阶段成立的原因如下。设头节点到入口的距离为 a,入口到相遇点的距离为 b,相遇点继续走到入口的距离为 c,环长 L = b + c。
而慢指针 slow 总路径长度为 x+y。
- slow 走了 a + b。slow 刚进入环时,fast 已经在环中,落后 slow 不到一圈,每步追近一格,所以 slow 走完一圈之前就会被追上;
- fast 走了 a + b + kL(k ≥ 1,fast 比 slow 多绕的圈数);
- fast 走的路程是 slow 的两倍:2(a + b) = a + b + kL,整理得 a = kL - b = (k - 1)L + c。
因为快指针是慢指针的两倍,因此 x+Ny+(N-1)z = 2(x+y)。
a = (k - 1)L + c 说明:从头节点走 a 步到达入口时,从相遇点出发的指针恰好走了 c 步再绕 k - 1 圈,也停在入口,两者在入口相遇。
要找的是环入口节点 y1,也可以看成寻找长度 x 的值,因此先将上面的等式整理为和 x 有关:x=(N-2)y+(N-1)z。
上面的等式没有很强的规律,但是 y+z 就是圆环的总长度,因此将上面的等式再分解:x=(N-2)(y+z)+z。这个等式左边是从起点 x1 到环入口节点 y1 的长度,而右边是在圆环中走过 (N-2) 圈,再从相遇点 z1 再走过长度为 z 的长度。因此如果让两个指针同时从起点 x1 和相遇点 z1 开始,每次只走过一个距离,那么最后它们会在环入口节点相遇。
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<div align="center"> <img src="pics/offer23-cycle-steps.png" width="600px"/> </div><br>
```java
public ListNode detectCycle(ListNode head) {
Binary file not shown.

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