【手撕OJ题】——160. 相交链表

news2024/11/18 3:33:42

🕒 题目

🔎 160. 相交链表【难度：简单🟢】
🔎 面试题 02.07. 链表相交
🔎 剑指 Offer 52. 两个链表的第一个公共节点

给你两个单链表的头节点 headA 和 headB ，请你找出并返回两个单链表相交的起始节点。如果两个链表不存在相交节点，返回 null 。

图示两个链表在节点 c1 开始相交：

在这里插入图片描述

题目数据保证整个链式结构中不存在环。

注意，函数返回结果后，链表必须 保持其原始结构 。

示例 1：

在这里插入图片描述

输入：intersectVal = 8, listA = [4,1,8,4,5], listB = [5,6,1,8,4,5], skipA = 2, skipB = 3
输出：Intersected at ‘8’
解释：相交节点的值为 8 （注意，如果两个链表相交则不能为 0）。
从各自的表头开始算起，链表 A 为 [4,1,8,4,5]，链表 B 为 [5,6,1,8,4,5]。
在 A 中，相交节点前有 2 个节点；在 B 中，相交节点前有 3 个节点。
— 请注意相交节点的值不为 1，因为在链表 A 和链表 B 之中值为 1 的节点 (A 中第二个节点和 B 中第三个节点) 是不同的节点。换句话说，它们在内存中指向两个不同的位置，而链表 A 和链表 B 中值为 8 的节点 (A 中第三个节点，B 中第四个节点) 在内存中指向相同的位置。

示例 2：

在这里插入图片描述

输入：intersectVal = 2, listA = [1,9,1,2,4], listB = [3,2,4], skipA = 3, skipB = 1
输出：Intersected at ‘2’
解释：相交节点的值为 2 （注意，如果两个链表相交则不能为 0）。
从各自的表头开始算起，链表 A 为 [1,9,1,2,4]，链表 B 为 [3,2,4]。
在 A 中，相交节点前有 3 个节点；在 B 中，相交节点前有 1 个节点。

示例 3：

在这里插入图片描述

输入：intersectVal = 0, listA = [2,6,4], listB = [1,5], skipA = 3, skipB = 2
输出：null
解释：从各自的表头开始算起，链表 A 为 [2,6,4]，链表 B 为 [1,5]。
由于这两个链表不相交，所以 intersectVal 必须为 0，而 skipA 和 skipB 可以是任意值。
这两个链表不相交，因此返回 null 。

提示：

listA 中节点数目为 m
listB 中节点数目为 n
1 <= m, n <= 3 * 10⁴
1 <= Node.val <= 10⁵
0 <= skipA <= m
0 <= skipB <= n
如果 listA 和 listB 没有交点，intersectVal 为 0
如果 listA 和 listB 有交点，intersectVal == listA[skipA] == listB[skipB]

进阶：你能否设计一个时间复杂度 O(m + n) 、仅用 O(1) 内存的解决方案？

⌛ 方法① - 遍历记录链表长度

💡 思路：首先需要确定有没有相交，即确定尾结点的地址是否相同。之后找出交点，并求出LenA和LenB的长度。长链表先走差距步，后再同时走，第一个相等就是所求的交点，因为已经判断了是否相交。

代码实现如下：

struct ListNode *getIntersectionNode(struct ListNode *headA, struct ListNode *headB) {
	if (headA == NULL || headB == NULL){  
        return NULL;	// 只要有一个是空链表，就一定不会相交
    }
    
    struct ListNode *curA = headA, *curB = headB;
    int LenA = 0; 
    int LenB = 0; 

    // 计算链表A的长度
    while (curA) {
        curA = curA->next; // 移动到下一个节点
        LenA++; // 长度加1
    }

    // 计算链表B的长度
    while (curB) {
        curB = curB->next; // 移动到下一个节点
        LenB++; // 长度加1
    }

    // 如果链表A和链表B的尾节点不相同，则没有交点
    if (curA != curB) {
        return NULL; // 返回NULL，表示没有交点
    }

    // 确定哪个链表较长，并将其设置为longList，另一个设置为shortList
    struct ListNode *longList = headA, *shortList = headB;
    if (LenA < LenB) {
        longList = headB; // 链表B较长，设置为longList
        shortList = headA; // 链表A较短，设置为shortList
    }

    // 计算两个链表长度差值
    int gap = abs(LenA - LenB);

    // 将longList指针向前移动长度差值的距离
    while (gap--) {
        longList = longList->next;
    }

    // 同时移动longList和shortList，直到它们相遇
    while (longList != shortList) {
        longList = longList->next; // 移动longList
        shortList = shortList->next; // 移动shortList
    }

    // 返回相遇的节点（即交点），如果没有交点，则返回NULL
    return longList;
}

⌛ 方法② - 双指针

💡 思路：分别指向两个链表的头节点，循环这个链表，之后再去循环另一个链表。分为两种情况：一种是没有交点，循环之后就返回 NULL；另一种是有交点。实际结果上，双指针各循环了链表A和链表B的并集一次。

代码实现如下：

struct ListNode *getIntersectionNode(struct ListNode *headA, struct ListNode *headB) {
    // 如果任意一个链表为空，则没有交点
    if (headA == NULL || headB == NULL) {
        return NULL;
    }

    struct ListNode *curA = headA;
    struct ListNode *curB = headB;

    // 当两个指针不同步时，继续循环
    while (curA != curB) {
        // 如果curA到达链表A的末尾，则重置到链表B的头部
        curA = (curA == NULL) ? headB : curA->next;
        // 如果curB到达链表B的末尾，则重置到链表A的头部
        curB = (curB == NULL) ? headA : curB->next;
    }

    // curA和curB要么同时为空（没有交点），要么同时指向交点
    return curA;
}