算法35:相交链表

一、需求

给你两个单链表的头节点 headAheadB ,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**:**

算法35:相交链表_第1张图片

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 headAheadB 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:

算法35:相交链表_第2张图片

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:

算法35:相交链表_第3张图片

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:

算法35:相交链表_第4张图片

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 listAlistB 没有交点,intersectVal0
  • 如果 listAlistB 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?

二、思路分析图

算法35:相交链表_第5张图片

算法35:相交链表_第6张图片

算法35:相交链表_第7张图片

算法35:相交链表_第8张图片

算法35:相交链表_第9张图片

算法35:相交链表_第10张图片

算法35:相交链表_第11张图片

算法35:相交链表_第12张图片

算法35:相交链表_第13张图片

三、代码

(一)公共代码(链表类)

package com.bessky.pss.wzw.SuanFa;

import cn.hutool.core.util.StrUtil;

/**
 * 链表类
 *
 * @author 王子威
 * @date 2021/4/21
 */
public class ListNode
{
    int val;
    ListNode next;
    ListNode() {}
    ListNode(int val) { this.val = val; }
    ListNode(int val, ListNode next) { this.val = val; this.next = next; }

    @Override
    public String toString()
    {
        ListNode ln = this;
        StringBuilder sb = new StringBuilder();

        while(ln != null){
            if (StrUtil.isEmpty(sb))
            {
                sb.append("[" + ln.val);
            }
            else
            {
                sb.append("," + ln.val);
            }
            ln = ln.next;
        }
        sb.append("]");
        return sb.toString();
    }
}

(二)数据初始化

/**
 * 入口
 *      160、相交链表
 * 输入:
 *      listA = [4,1,8,4,5],
 *      listB = [5,6,1,8,4,5]
 * 输出:
 *      哈希集合方案 = 8
 * 解释:
 *      1.哈希集合方案
 *      2.双指针方案
 */
@Test
public void suanfa35()
{
    // 初始化
    ListNode root1 = new ListNode(8 ,new ListNode(4 ,new ListNode(5)));
    ListNode root2 = new ListNode(4 ,new ListNode(1 ,root1));
    ListNode root3 = new ListNode(5 ,new ListNode(6 ,new ListNode(1 ,root1)));

    // 打印
    ListNode node1 = this.getIntersectionNodeArray(root2, root3);
    System.out.println("哈希集合方案 = " + node1.val);

    ListNode node2 = this.getIntersectionNodeDoublePointer(root2, root3);
    System.out.println("双指针方案 = " + node2.val);
}

(三)哈希集合方案

/**
 * 哈希集合方案
 *
 * @param headA
 * @param headB
 * @return
 */
public ListNode getIntersectionNodeArray(ListNode headA, ListNode headB) {
    if(headA == null || headB == null)
    {
        return null;
    }
    // 声明集合对象
    List<ListNode> nodes = new ArrayList<>();

    // 将headA的所有地址加入集合
    // 循环判断headA不为空
    while(headA != null)
    {
        // 将headA的地址加入集合
        nodes.add(headA);
        // 将下一个节点赋值到父节点中
        headA = headA.next;
    }

    // 循环判断headB不为空
    while(headB != null)
    {
        // 判断集合中是否有headB地址的存在
        if(nodes.contains(headB))
        {
            // 有则中断循环返回这个节点
            return headB;
        }
            // 将下一个节点赋值到父节点中
        headB = headB.next;
    }

    return null;
}

(四)双指针方案

/**
 * 双指针方案
 *
 * @param headA
 * @param headB
 * @return
 */
private ListNode getIntersectionNodeDoublePointer(ListNode headA, ListNode headB)
{
    if (headA == null || headB == null) return null;
    ListNode pA = headA, pB = headB;
    while (pA != pB)
    {
        pA = pA == null ? headA : pA.next;
        pB = pB == null ? headB : pB.next;
    }
    return pA;
}

(五)结果图

算法35:相交链表_第14张图片

作者:王子威

四、总结

  • 学习了相交链表
  • 双指针根本就没有想到,pA = pA == null ? headA : pA.next; 估计这个判断很多人都不知道咋回事
  • pA == null ? headA : pA.next =》 pA = pA.next
  • 哈希集合方案直接写出来了,感觉有点效果了,但这里还是用Set会更好写
  • 算法兴趣+1 总:35
  • 加强了对算法的分析能力

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