142. 环形链表入环节点

给定一个链表的头节点 head ，返回链表开始入环的第一个节点。 如果链表无环，则返回 null。

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）。如果 pos 是 -1，则在该链表中没有环。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。

要求：不允许修改 链表。

示例 1：
输入：head = [3,2,0,-4], pos = 1
输出：返回索引为 1 的链表节点
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：返回索引为 0 的链表节点
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：返回 null
解释：链表中没有环。

因为是环形链表，可以利用双指针-快慢指针：
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

但是慢指针和快指针分别是怎么走的呢？
从头结点出发，慢指针在环中被快指针追上，慢指针在环中走了多少呢？会走满一圈吗？会绕圈吗？
而快指针因为要追慢指针，肯定至少会绕满一圈，那快指针会绕多少圈呢？一圈？两圈？

假设只有环，快慢指针同时出发，当慢指针走满一圈时，快指针刚好走满两圈，此时快指针就会追上慢指针
也就是说当快指针追上慢指针时，慢指针最多走满一圈
那么如果快慢指针从环外出发，慢指针到达入环点时，快指针已经进入环内，开始绕圈，当快指针追上慢指针，
慢指针肯定还没有走满一圈

我们假设快慢指针相遇时，慢指针 slow 走了 k 步，那么快指针 fast 一定走了 2k 步：

fast 一定比 slow 多走了 k 步，这多走的 k 步其实就是 fast 指针在环里转圈圈，所以 k 的值就是环长度的「整数倍」。

假设相遇点距环的起点的距离为 m，那么结合上图的 slow 指针，环的起点距头结点 head 的距离为 k - m，也就是说如果从 head 前进 k - m 步就能到达环起点。

巧的是，如果从相遇点继续前进 k - m 步，也恰好到达环起点。因为结合上图的 fast 指针，从相遇点开始走k步可以转回到相遇点，那走 k - m 步肯定就走到环起点了：

所以，只要我们把快慢指针中的任一个重新指向 head，然后两个指针同速前进，k - m 步后一定会相遇，相遇之处就是环的起点了。

public ListNode detectCycle(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，此时中断
        if (slow == fast) {
            break;
        }
    }
    if (fast == null || fast.next == null) {
        // 没有环
        return null;
    }
    // 慢指针重新指向头结点
    slow = head;
    // 快慢指针同步前进，相交点就是环起点
    while(slow != fast) {
        fast = fast.next;
        slow = slow.next;
    }
    return slow;
}