快慢双指针法

介绍

快慢双指针是双指针问题的一种解决方案，主要用于解决链表相关的题目，而左右指针那种滑动窗口的算法主要是用于解决数组问题

应用

• 快慢双指针可以用来判定链表中是否存在环
  一般而言，如果链表中存在环路，那么对于单链表的遍历就会陷入死循环，可以使用快慢双指针去遍历该链表，慢指针一步一步走，快指针一次走两步；
  那么如果快指针最终走到null节点，那么就是遍历完成；
  如果存在环路，那么快慢指针最终一定会相遇，因为快指针始终快于慢指针一倍的距离

boolean hasCycle(ListNode head) {
    ListNode fast, slow;
    fast = slow = head;
    while(fast != null && fast.next != null) {
        fast = fast.next.next;
        slow = slow.next;
        
        if (fast == slow)
            return true;
    }
    return false;
}

• 找到链表中环路的起点
  当快慢指针第一次相遇的时候，就可以确定链表中存在环路，如果让其中一个节点回到起点再让快慢指针以同样速度前进，那么再次相遇就是环起点

ListNode detectCycle(ListNode head) {
    ListNode fast, slow;
    fast = slow = head;
    while (fast != null && fast.next != null) {
        fast = fast.next.next;
        slow = slow.next;
        if (fast == slow)
            break;
    }
    
    slow = head;
    while (slow != fast) {
        fast = fast.next;
        slow = slow.next;
    }
    return slow;
}

• 寻找链表中点
  我们可以让快指针一次前进两步，慢指针一次前进一步，当快指针到达链表尽头时，慢指针就处于链表的中间位置。

ListNode slow, fast;
slow = fast = head;
while (fast != null && fast.next != null) {
    fast = fast.next.next;
    slow = slow.next;
}
// slow 就在中间位置
return slow;

当程序结束时，如果链表的长度是奇数时，slow 恰巧停在中点位置；如果长度是偶数，slow 最终的位置是中间偏右；可以利用这个方法去进行归并排序

• 寻找链表的倒数第k个节点
  让快指针先走 k 步，然后快慢指针开始同速前进。这样当快指针走到链表末尾 null 时，慢指针所在的位置就是倒数第 k 个链表节点（假设 k 不会超过链表长度）

ListNode slow, fast;
slow = fast = head;
while (k-- > 0) 
    fast = fast.next;
 
while (fast != null) {
    slow = slow.next;
    fast = fast.next;
}
return slow;