142. Linked List Cycle Ⅱ

linked-list-cycle-ii/main.md

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+## Step1
+
+Linked List Cycle 1と同じようにsetを利用して解く.
+```py
+class Solution:
+    def detectCycle(self, head: Optional[ListNode]) -> Optional[ListNode]:
+        visited = set()
+        node = head
+        while node is not None:
+            if node in visited:
+                return node
+
+            visited.add(node)
+            node = node.next
+
+        return None
+```
+
+Floydの解法で解いてみる.
+Linked List Cycle 1と異なり, サイクルを検出するだけでなく入口を探さないといけないので入口検出のループがある.（追いついた地点は入口とは限らないため）
+入口検出では, slow, fastポインタを同じ速度で動かし続ければいつかサイクルの入口でぶつかる.
+時間計算量: O(N).
+入口検出ステップで, サイクルを何周もしても計算量は増えない？
+```py
+class Solution:
+    def detectCycle(self, head: Optional[ListNode]) -> Optional[ListNode]:
+        fast = head
+        slow = head
+        while fast and fast.next:
+            slow = slow.next
+            fast = fast.next.next
+            if fast == slow:
+                break
+
+        else: return None
+
+        fast = head
+        while fast != slow:
+            fast = fast.next
+            slow = slow.next
+
+        return slow
+```
+
+
+## Step2
+
+Floydの解法を綺麗にする.
+https://github.com/docto-rin/leetcode/pull/2/
+https://github.com/Kaichi-Irie/leetcode-python/pull/20#discussion_r2341229316
+変数名などを参考にした.
+
+また、以下でサイクルを検出する部分を関数化することが提案されていたが、以下のようなメリットがあると思われる.
+- サイクルがあるかどうかのフラグや`while else`構文を回避できる. 前者は制御の流れをわかりにくくし, `while else`構文は
+あまりつかったことがない.
+- サイクルが存在すれば衝突点を返し, 存在しなければNoneを返すシンプルな実装にできる.
+
+https://github.com/nanae772/leetcode-arai60/pull/3#discussion_r2317374235
+
+```py
+class Solution:
+    def detectCycle(self, head: Optional[ListNode]) -> Optional[ListNode]:
+        def find_intersection(node):
+            slow = head
+            fast = head
+
+            while fast is not None and fast.next is not None:
+                slow = slow.next
+                fast = fast.next.next
+
+                # デフォルトでは, __eq__メソッドではオブジェクトの等価性を見ているので `==` で記述しても同じだが以下のように記述するほうが厳密. `is`はポインタの比較？
+                if slow is fast:
+                    return slow
+
+            return None
+
+        intersection = find_intersection(head)
+        if intersection is None:
+            return None
+
+        from_start = head
+        from_intersection = intersection
+        while from_start is not from_intersection:
+            from_start = from_start.next
+            from_intersection = from_intersection.next
+
+        return from_start
+```
+
+
+## Step3
+```py
+class Solution:
+    def detectCycle(self, head: Optional[ListNode]) -> Optional[ListNode]:
+        def find_intersection(node):
+            fast = node
+            slow = node
+            while fast is not None and fast.next is not None:
+                slow = slow.next
+                fast = fast.next.next
+                if fast is slow:
+                    return slow
+
+            return None
+
+        intersection = find_intersection(head)
+        if intersection is None:
+            return None
+
+        from_start = head
+        from_intersection = intersection
+        while from_start is not from_intersection:
+            from_start = from_start.next
+            from_intersection = from_intersection.next
+
+        return from_start
+```