剑指Offer面试题56：链表中环的入口节点 Java实现

题目：链表中环的入口节点

        一个链表中包含环，如何找出环的入口节点？例如，下图中的入口节点是3.


             1->2->3->4->5->6

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算法分析：

        可以用两个指针来解决这个问题。先定义两个指针P1和P2指向链表的头结点。如果链表中环有n个结点，指针P1在链表上向前移动n步，然后两个指针以相同的速度向前移动。当第二个指针指向环的入口结点时，第一个指针已经围绕着环走了一圈又回到了入口结点。
　　剩下的问题就是如何得到环中结点的数目。我们在面试题15的第二个相关题目时用到了一快一慢的两个指针。如果两个指针相遇，表明链表中存在环。两个指针相遇的结点一定是在环中。可以从这个结点出发，一边继续向前移动一边计数，当再次回到这个结点时就可以得到环中结点数了。

算法实现源程序：

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* Copyright (c) 2016,
* All rights reserved.
* 版 本 号：v1.0
* 题目描述：链表中环的入口节点
*   	        一个链表中包含环，如何找出环的入口节点？例如，下图中的入口节点是3.
*   		1->2->3->4->5->6
*   			  ^  	   |
*   			  | 	   |
*   			  ----------
*
* 输入描述：无
* 程序输出：环中节点数是： 4
*			链表中环的入口节点是：3
* 问题分析： 无
* 算法描述：可以用两个指针来解决这个问题。先定义两个指针P1和P2指向链表的头结点。如果链表中环有n个结点，
* 			指针P1在链表上向前移动n步，然后两个指针以相同的速度向前移动。当第二个指针指向环的入口结点时，
* 			第一个指针已经围绕着环走了一圈又回到了入口结点。
*		　　剩下的问题就是如何得到环中结点的数目。我们在面试题15的第二个相关题目时用到了一快一慢的两个指针。
*			如果两个指针相遇，表明链表中存在环。两个指针相遇的结点一定是在环中。可以从这个结点出发，
*			一边继续向前移动一边计数，当再次回到这个结点时就可以得到环中结点数了。

* 完成日期：2016-10-13
***************************************************************/

package org.marsguo.offerproject56;
/*
定义一个节点
*/
class ListNode{
int val;
ListNode next;
public ListNode(){

}
public ListNode(int val){
this.val = val;
}
public String toString(){
return val + "";
}
}

class SolutionMethod1{
/*
找到带环链表的入口节点函数
@param head:头节点
*/
public ListNode EntryFunction(ListNode head){
if(head == null){
return null;
}

ListNode p1 = head;				//设置两个指针，使其期初都指向头节点
ListNode p2 = head;				//设置两个指针，使其期初都指向头节点

/*
circleNode1和circleNode2都指向环中任意一个节点，通过while循环，
计算出环中所包含的节点数
circleNode1先固定指向环中一个节点不变，circleNode2依次向后移动，直到
circleNode1和circleNode2再次相遇，此时circleNode2所走过的节点数即为环中包含的节点数
*/
ListNode circleNode1
4000
= CircleNodeFunction(head);
ListNode circleNode2 = CircleNodeFunction(head).next;
int count = 1;				//用于计算环中节点数，从1开始计数

while(circleNode1 != circleNode2){
count++;
circleNode2 = circleNode2.next;
}
System.out.println("环中节点数是： " + count);				//输出环中的节点数
/*
使用 for循环让p2先走count步，然后再使p1和p2以相同的速度在链表上向前移动
直到他们相遇，则相遇的节点即为环的入口节点
*/
for(int i = 0; i < count;i++){
if(p2.next != null){
p2 = p2.next;
}
}

while(p1 != p2){
p1 = p1.next;
p2 = p2.next;
}

return p1;			//返回环的入口节点
}
/*
判断环中节点数目，可用于判断链表中是否存在环
设置两个指针，一个走的快，一个走的慢，如果两个指针能够相遇，则说明链表中存在环，
并且相遇的节点即为环中的一个节点。
*/
public ListNode CircleNodeFunction(ListNode head){			//定义ListNode型函数
if(head == null){
return null;
}
ListNode pFast = head.next.next;
ListNode pSlow = head.next;

if(pSlow == null){
return null;
}

while(pFast != null && pSlow != null){
if(pFast == pSlow){
return pFast;
}
pSlow = pSlow.next;
pFast = pFast.next;

if(pFast != null){
pFast = pFast.next;		//使pFast走的速度比pSlow快，这样两个节点便会相遇
}
}
return null;
}

}

public class EntryNodeOfLoop {
public static void main(String[] args){
ListNode n1 = new ListNode(1);
ListNode n2 = new ListNode(2);
ListNode n3 = new ListNode(3);
ListNode n4 = new ListNode(4);
ListNode n5 = new ListNode(5);
ListNode n6 = new ListNode(6);

n1.next = n2;
n2.next = n3;
n3.next = n4;
n4.next = n5;
n5.next = n6;
n6.next = n3;

SolutionMethod1 solution1 = new SolutionMethod1();
System.out.println("链表中环的入口节点是：" + solution1.EntryFunction(n1));

System.out.println();
}
}

程序运行结果：