总结
方法:
- 哈希集合
- 双指针
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:
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 。
自定义评测:
评测系统 的输入如下(你设计的程序 不适用 此输入):
intersectVal - 相交的起始节点的值。如果不存在相交节点,这一值为 0
listA - 第一个链表
listB - 第二个链表
skipA - 在 listA 中(从头节点开始)跳到交叉节点的节点数
skipB - 在 listB 中(从头节点开始)跳到交叉节点的节点数
评测系统将根据这些输入创建链式数据结构,并将两个头节点 headA 和 headB 传递给你的程序。如果程序能够正确返回相交节点,那么你的解决方案将被 视作正确答案 。
示例1:
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:
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:
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:
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?
判断两个链表是否相交,可以使用哈希集合存储链表节点。
首先遍历链表headA,并将链表headA中的每个节点加入哈希集合中。然后遍历链表headB,对于遍历到的每个节点,判断该节点是否在哈希集合中:
如果当前节点不在哈希集合中,则继续遍历下一个节点;
如果当前节点在哈希集合中,则后面的节点都在哈希集合中,即从当前节点开始的所有节点都在两个链表的相
交部分,因此在链表 headB 中遍历到的第一个在哈希集合中的节点就是两个链表相交的节点,返回该节点。
如果链表headB中的所有节点都不在哈希集合中,则两个链表不相交,返回null。
/**
* Definition for singly-linked list.
* struct ListNode {
* int val;
* ListNode *next;
* ListNode(int x) : val(x), next(NULL) {}
* };
*/
class Solution {
public:
ListNode *getIntersectionNode(ListNode *headA, ListNode *headB) {
unordered_set<ListNode *> visited;
ListNode *temp = headA;
while(temp != nullptr){
visited.insert(temp);
temp = temp->next;
}
temp = headB;
while(temp != nullptr){
if(visited.count(temp)){
return temp;
}
temp =temp->next;
}
return nullptr;
}
};
时间复杂度: O ( m + n ) O(m+n) O(m+n),其中m和n是分别是链表 headA 和 headB 的长度。需要遍历两个链表各一次。
空间复杂度: O ( m ) O(m) O(m),其中 m 是链表 headA 的长度。需要使用哈希集合存储链表 headA 中的全部节点。
使用双指针的方法,可以将空间复杂度降至 O ( 1 ) O(1) O(1)。
只有当链表 headA 和 headB 都不为空时,两个链表才可能相交。因此首先判断链表 headA 和 headB 是否为空,如果其中至少有一个链表为空,则两个链表一定不相交,返回 null。
当链表 headA 和 headB 都不为空时,创建两个指针 pA 和 pB,初始时分别指向两个链表的头节点 headA 和 headB,然后将两个指针依次遍历两个链表的每个节点。具体做法如下:
证明
下面提供双指针方法的正确性证明。考虑两种情况,第一种情况是两个链表相交,第二种情况是两个链表不相交。
情况一:两个链表相交
链表 headA 和 headB 的长度分别是 m 和 n。假设链表 headA 的不相交部分有 a 个节点,链表 headB 的不相交部分有 b 个节点,两个链表相交的部分有 c 个节点,则有 a+c=m,b+c=n。
情况一:两个链表不相交
链表 headA 和 headB 的长度分别是 m 和 n。考虑当 m=n 和 m \ = n 时,两个指针分别会如何移动:
/**
* Definition for singly-linked list.
* struct ListNode {
* int val;
* ListNode *next;
* ListNode(int x) : val(x), next(NULL) {}
* };
*/
class Solution {
public:
ListNode *getIntersectionNode(ListNode *headA, ListNode *headB) {
if(headA == nullptr || headB ==nullptr){
return nullptr;
}
ListNode *pA = headA, *pB = headB;
while(pA != pB){
pA = pA == nullptr ? headB : pA->next;
pB = pB == nullptr ? headA : pB->next;
}
return pA;
}
};