141. 环形链表

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。

常规算法：
使用哈希表来存储访问过的结点，每访问一个结点，先判断哈希表中是否已存在该结点，若存在，则表示有环，反之直至遍历结束

public boolean hasCycle(ListNode head) {
    Set<ListNode> nodeSet = new HashSet<>();
    while (head != null) {
        if(nodeSet.contains(head)) {
            return true;
        }
        nodeSet.add(head);
        head = head.next;
    }
    return false;
}

该算法可以稍微优化一下：若哈希表 add 未返回 true 则表示哈希表中已经存在该元素

public boolean hasCycle(ListNode head) {
    Set<ListNode> nodeSet = new HashSet<>();
    while (head != null) {
        if(!nodeSet.add(head)) {
            return true;
        }
        head = head.next;
    }
    return false;
}

该算法借用容器存储访问过的结点，空间复杂度 O(n)

还有一种借助快慢指针的双指针算法，无需借用容器存储结点，只需借助两个指针即可：
一个快指针 fast，一个慢指针 slow
慢指针 slow 前进一步，快指针 fast 就前进两步
如果 fast 最终遇到空指针，说明链表中没有环
如果 fast 最终和 slow 相遇，那肯定是 fast 超过了 slow 一圈，说明链表中含有环
类似于跑圈中跑的慢的被跑的快的套圈了

/**
 * 双指针-快慢指针
 * 
 * @param head
 * @return
 */
public boolean hasCycle(ListNode head) {
    // 快慢指针都指向头结点
    ListNode fast = head;
    ListNode slow = head;
    // 快指针走到末尾时停止
    while(fast != null && fast.next != null) {
        // 慢指针走一步，快指针走两步
        slow = slow.next;
        fast = fast.next.next;
        // 快慢指针相遇，说明有环
        if (slow == fast) {
            return true;
        }
    }
    // 没有环
    return false;
}