【LeetCode-链表】相交链表

题目描述

编写一个程序，找到两个单链表相交的起始节点。
示例：

输入：intersectVal = 8, listA = [4,1,8,4,5], listB = [5,0,1,8,4,5], skipA = 2, skipB = 3
输出：Reference of the node with value = 8
输入解释：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 [5,0,1,8,4,5]。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。

题目链接： https://leetcode-cn.com/problems/intersection-of-two-linked-lists/

思路1

假设两个链表的长度分别为 lenA 和 lenB，不妨假设 lenA<lenB，两者的长度差 delta=lenB-lenA，则使用两个指针 slow 和 fast 分别从两个链表头开始遍历，fast 先走 delta 步，然后 slow 和 fast 一起走，则 slow 和 fast 相等的节点就是两个链表相交的节点。例如下图

lenA = 5, lenB=6，两者相差 delta=1，slow 指向 A 的链表头，fast 指向 B 的链表头，fast 先走一步（指向 0），然后 slow 和 fast 一起走，则在 8 两个指针相等，表示 8 是相交的节点。
代码如下：

/**
 * 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;
        int lenA = getLen(headA);
        int lenB = getLen(headB);

        int delta = abs(lenA-lenB);
        ListNode* slow;
        ListNode* fast;
        if(lenA>lenB){
            fast = headA;
            slow = headB;
        }else{
            slow = headA;
            fast = headB;
        }

        while(delta>0){
            fast = fast->next;
            delta--;
        }

        while(slow!=nullptr && fast!=nullptr){
            if(slow==fast) return slow;
            slow = slow->next;
            fast = fast->next;
        }
        return nullptr;
    }

    int getLen(ListNode* head){
        int len = 0;
        while(head!=nullptr){
            len++;
            head = head->next;
        }
        return len;
    }
};

• 时间复杂度：O(n)
• 空间复杂度：O(1)

思路2

还有更简洁的做法：

• pA，pB 分别指向两个链表的头；
• 如果 pA 不等于 pB:
  • 如果 pA 不空，则将 pA 更新为 pA->next；否则，将 pA 更新为 pB；
  • 如果 pB 不空，则将 pB 更新为 pB->next；否则，将 pB 更新为 pA；
• 返回 pA;

可以看这篇题解或者这篇题解中的一个图示来加深理解。

代码如下：

/**
 * 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;
        ListNode* pB = headB;
        while(pA!=pB){
            pA = (pA==nullptr? headB:pA->next);
            pB = (pB==nullptr? headA:pB->next);
        }
        return pA;
    }
};

• 时间复杂度：O(n)
• 空间复杂度：O(1)

思路3

使用栈来做。两个链表分别压入两个栈，然后出栈，使用 pre 记录上一个两个栈栈顶元素相等的节点，如果两个栈栈顶元素不等，则返回 pre。

/**
 * 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;
        if(headA==nullptr || headB==nullptr) return nullptr;

        stack<ListNode*> sta, stb;
        ListNode* cur = headA;
        while(cur!=nullptr){
            sta.push(cur);
            cur = cur->next;
        }
        cur = headB;
        while(cur!=nullptr){
            stb.push(cur);
            cur = cur->next;
        }

        ListNode* pre = nullptr;
        while(!sta.empty() && !stb.empty()){
            ListNode* a = sta.top(); sta.pop();
            ListNode* b = stb.top(); stb.pop();
            if(a==b) pre=a;
            else return pre;
        }
        return pre;
    }
};

思路4

先遍历链表 A，把 A 中的节点记录到一个 set 中，然后遍历 B，判断 B 中的节点是否在 set 中出现，如果出现则说明找到了交点。

class Solution {
public:
    ListNode *getIntersectionNode(ListNode *headA, ListNode *headB) {
        if (!headA || !headB) return nullptr;

        unordered_set<ListNode*> lookup;
        while (headA != nullptr) {
            lookup.insert(headA);
            headA = headA->next;
        }

        while (headB != nullptr) {
            if (lookup.find(headB) != lookup.end()) {
                return headB;
            }
            headB = headB->next;
        }
        return nullptr;
    }
};