题目描述
单链表可能有环，也可能无环。给定两个单链表的头节点 head1和head2，这两个链表可能相交，也可能不相交。
请实现一个函数，如果两个链表相交，请返回相交的第一个节点；如果不相交，返回null 即可。
要求：如果链表1的长度为N，链表2的长度为M，时间复杂度请达到 O(N+M)，额外空间复杂度请达到O(1)。
问题思考
如何获取单链表对应的入环节点；
处理思路：采用快慢指针方式，快指针每次走两步，慢指针每次走一步，如果遍历结束也不相遇，则此链表无环，当两者相遇时，移动快指针到链表头，然后快慢指针每次走一步，再次相遇，则此节点必是入环节点；
针对单链表是否有环相交，需要考虑以下几种情况；
1. 两个链表都没有环的情况，可能存在相交节点；链表结构类似如下：
处理思路：如果两个链表长度一致，则直接遍历链表，找到同一个节点返回即可，如果长度不一致，则需要先对齐链表长度，然后再遍历链表，找到同一个节点返回；
两个链表一个有环，一个无环的情况，这种情况必然不可能相交，若相交，则必然都有环；
3.两个链表都有环，则可能出现以下两种情况：-
入环节点是同一节点；
处理思路：若环前节点数不相同，则需要先对齐环前链表长度，然后和1中相同方式处理即可； -
入环节点是不同节点；
处理思路：从head1环节点开始遍历环，当节点等于head2环节点时，返回即可；
-
代码实现
public class FindFirstIntersectNode {
public static class Node {
public int value;
public Node next;
public Node(int value) {
this.value = value;
}
}
public static Node getIntersectNode(Node head1, Node head2) {
if (head1 == null || head2 == null) {
return null;
}
//分别获取head1、head2对应的入环节点
Node loop1 = getLoopNode(head1);
Node loop2 = getLoopNode(head2);
//两个单链表一个有环一个无环的时候不可能相交
//两个单链表都有环，则也不可能相交【不满足单链表条件】
if (loop1 == null && loop2 == null) {
return noLoop(head1, head2);
}
if (loop1 != null && loop2 != null) {
return bothLoop(head1, loop1, head2, loop2);
}
return null;
}
/**
* 两个链表都是有环链表【需要考虑入环节点是不是同一节点问题】
*
* @param head1
* @param loop1
* @param head2
* @param loop2
* @return
*/
private static Node bothLoop(Node head1, Node loop1, Node head2, Node loop2) {
Node cur1 = null;
Node cur2 = null;
if (loop1 == loop2) {
//入环节点为同一节点,和处理无环方式基本类似
cur1 = head1;
cur2 = head2;
int n = 0;
//对齐入环前节点差值
while (cur1 != loop1) {
n++;
cur1 = cur1.next;
}
while (cur2 != loop2) {
n--;
cur2 = cur2.next;
}
cur1 = n > 0 ? head1 : head2;
cur2 = cur1 == head1 ? head2 : head1;
n = Math.abs(n);
while (n != 0) {
n--;
cur1 = cur1.next;
}
while (cur1 != cur2) {
cur1 = cur1.next;
cur2 = cur2.next;
}
return cur1;
} else {
//入环节点不是同一个节点，从入环节点loop1开始，转一圈看能不能遇到loop2.
cur1 = loop1.next;
while (cur1 != loop1) {
if (cur1 == loop2) {
return loop1;
}
cur1 = cur1.next;
}
return null;
}
}
/**
*/
private static Node noLoop(Node head1, Node head2) {
if (head1 == null || head2 == null) {
return null;
}
Node cur1 = head1;
Node cur2 = head2;
int n = 0;
while (cur1.next != null) {
n++;
cur1 = cur1.next;
}
while (cur2.next != null) {
n--;
cur2 = cur2.next;
}
//如果最终不是落在同一个节点上，则无交点
if (cur1 != cur2) {
return null;
}
//n为两个链表长度的差值
//cur1取长度长的那个 cur2取另外一个
cur1 = n > 0 ? head1 : head2;
cur2 = cur1 == head1 ? head2 : head1;
n = Math.abs(n);
while (n != 0) {
//将二者长度调整到一致
n--;
cur1 = cur1.next;
}
while (cur1 != cur2) {
//同步遍历，相等时即为相交节点
cur1 = cur1.next;
cur2 = cur2.next;
}
return cur1;
}
/**
* 获取对应链表的入环节
*
* @param head
* @return
*/
private static Node getLoopNode(Node head) {
//2个节点无法形成环
if (head == null || head.next == null || head.next.next == null) {
return null;
}
//定义快慢指针
Node slow = head.next;
Node fast = head.next.next;
while (slow != fast) {
//移动结束 快慢指针也不相等，则一定无环
if (fast.next == null || fast.next.next == null) {
return null;
}
slow = slow.next;
fast = fast.next.next;
}
//上面遍历结束，slow == fast 上述例子中会相遇，移动fast指针到头结点处
fast = head;
//再次移动快慢指针，则再次相遇节点必为入环节点
while (slow != fast) {
slow = slow.next;
fast = fast.next;
}
return slow;
}
public static void main(String[] args) {
// 1->2->3->4->5->6->7->null
Node head1 = new Node(1);
head1.next = new Node(2);
head1.next.next = new Node(3);
head1.next.next.next = new Node(4);
head1.next.next.next.next = new Node(5);
head1.next.next.next.next.next = new Node(6);
head1.next.next.next.next.next.next = new Node(7);
// 0->9->8->6->7->null
Node head2 = new Node(0);
head2.next = new Node(9);
head2.next.next = new Node(8);
head2.next.next.next = head1.next.next.next.next.next; // 8->6
System.out.println(getIntersectNode(head1, head2).value);
// 1->2->3->4->5->6->7->4...
head1 = new Node(1);
head1.next = new Node(2);
head1.next.next = new Node(3);
head1.next.next.next = new Node(4);
head1.next.next.next.next = new Node(5);
head1.next.next.next.next.next = new Node(6);
head1.next.next.next.next.next.next = new Node(7);
head1.next.next.next.next.next.next = head1.next.next.next; // 7->4
// 0->9->8->2...
head2 = new Node(0);
head2.next = new Node(9);
head2.next.next = new Node(8);
head2.next.next.next = head1.next; // 8->2
System.out.println(getIntersectNode(head1, head2).value);
// 0->9->8->6->4->5->6..
head2 = new Node(0);
head2.next = new Node(9);
head2.next.next = new Node(8);
head2.next.next.next = head1.next.next.next.next.next; // 8->6
System.out.println(getIntersectNode(head1, head2).value);
}
}
