876. 链表的中间结点

1.题目

给定一个头结点为 head 的非空单链表，返回链表的中间结点。
如果有两个中间结点，则返回第二个中间结点。

示例 1：
输入：[1,2,3,4,5]
输出：此列表中的结点 3 (序列化形式：[3,4,5])
返回的结点值为 3 。 (测评系统对该结点序列化表述是 [3,4,5])。
注意，我们返回了一个 ListNode 类型的对象 ans，这样：
ans.val = 3, ans.next.val = 4, ans.next.next.val = 5, 以及 ans.next.next.next = NULL.

示例 2：
输入：[1,2,3,4,5,6]
输出：此列表中的结点 4 (序列化形式：[4,5,6])
由于该列表有两个中间结点，值分别为 3 和 4，我们返回第二个结点。

提示：
给定链表的结点数介于 1 和 100 之间。

2.知识点

2.1 快慢指针法

考虑借助快慢双指针 fast, slow ，「快指针 fast」每轮走 2 步，「慢指针 slow」每轮走 1 步。fast 的步数恒为 slow 的 2 倍，因此当快指针遍历完链表时，慢指针就指向链表中间节点。而由于长度为偶数的链表有两个中间节点，因此需要分两种情况考虑：

链表长度为奇数： 当 fast 走到链表「尾节点」时，slow 正好走到「中间节点」。
链表长度为偶数： 当 fast 走到「null」时（越过「尾节点」后），slow 正好走到「第二个中间节点」。
总结以上规律，应在当 fast 遇到或越过尾节点 时跳出循环，并返回 slow 即可。
要限制fast.next!=null 条件原因是什么？
因为要防止 fast.next.next 报空指针异常。

3.代码

// 定义单链表
class ListNode(_x: Int = 0, _next: ListNode = null) {
  var next: ListNode = _next
  var x: Int = _x
}


object ListMiddleNode {


  //TODO 876. 链表的中间结点
  //思路和算法
  //用两个指针 slow 与 fast 一起遍历链表。slow 一次走一步，fast 一次走两步。
  // 那么当 fast 到达链表的末尾时，slow 必然位于中间。

  def middleNode(head: ListNode): ListNode = {
    if (head == null) return null
    var slow: ListNode = head
    var fast: ListNode = head
    while (fast != null && fast.next != null) {
      slow = slow.next
      fast = fast.next.next
    }
    slow
  }

  def main(args: Array[String]): Unit = {

    val node0 = new ListNode(1)
    val node1 = new ListNode(2)
    val node2 = new ListNode(3)
    val node3 = new ListNode(4)
    val node4 = new ListNode(5)

    node0.next = node1
    node1.next = node2
    node2.next = node3
    node3.next = node4

    val listNode: ListNode = middleNode(node0)
    val res: Int = listNode.x
    println(res)

  }

}

3.1.复杂度分析

时间复杂度：O(N)，其中 N 是给定链表的结点数目。

空间复杂度：O(1)，只需要常数空间存放 slow 和 fast 两个指针。