LC 160. 相交链表

题目描述

这是 LeetCode 上的 160. 相交链表 ，难度为简单。

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。

如果两个链表没有交点，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。

示例 1：

输入：intersectVal = 8, listA = [4,1,8,4,5], listB = [5,0,1,8,4,5], 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 [5,0,1,8,4,5]。
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。

示例 2：

输入：intersectVal = 2, listA = [0,9,1,2,4], 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 [0,9,1,2,4]，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：

listA 中节点数目为 m
listB 中节点数目为 n
$0 <= m, n <= 3 \times 10^4$
$1 <= Node.val <= 10^5$
$0 <= skipA <= m$
$0 <= skipB <= n$
如果 listA 和 listB 没有交点，intersectVal 为 0
如果 listA 和 listB 有交点，intersectVal == listA[skipA + 1] == listB[skipB + 1]

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

模拟

一个朴素的做法是两层循环：当遇到第一个相同的节点时说明找到了，全都走完了还没遇到相同，说明不存在交点。

Java 代码：

public class Solution {
    public ListNode getIntersectionNode(ListNode a, ListNode b) {
        for (ListNode h1 = a; h1 != null ; h1 = h1.next) {
            for (ListNode h2 = b; h2 != null ; h2 = h2.next) {
                if (h1.equals(h2)) return h1;
            }
        }
        return null;
    }
}

C++ 代码：

class Solution {
public:
    ListNode *getIntersectionNode(ListNode *a, ListNode *b) {
        for (ListNode* h1 = a; h1 != nullptr ; h1 = h1->next) {
            for (ListNode* h2 = b; h2 != nullptr ; h2 = h2->next) {
                if (h1 == h2) return h1;
            }
        }
        return nullptr;
    }
};

Python 代码（TLE）：

class Solution:
    def getIntersectionNode(self, a: ListNode, b: ListNode) -> Optional[ListNode]:
        h1 = a
        while h1:
            h2 = b
            while h2:
                if h1 == h2:
                    return h1
                h2 = h2.next
            h1 = h1.next
        return None

TypeScript 代码：

function getIntersectionNode(a: ListNode | null, b: ListNode | null): ListNode | null {
    for (let h1 = a; h1 != null; h1 = h1.next) {
        for (let h2 = b; h2 != null; h2 = h2.next) {
            if (h1 == h2) return h1;
        }
    }
    return null;
};

时间复杂度：$O(n \times m)$
空间复杂度：$O(1)$

栈

将两条链表分别压入两个栈中，然后循环比较两个栈的栈顶元素，同时记录上一位栈顶元素。

当遇到第一个不同的节点时，结束循环，上一位栈顶元素即是答案。

Java 代码：

public class Solution {
    public ListNode getIntersectionNode(ListNode a, ListNode b) {
        Deque<ListNode> d1 = new ArrayDeque(), d2 = new ArrayDeque();
        while (a != null) {
            d1.addLast(a);
            a = a.next;
        } 
        while (b != null) {
            d2.addLast(b);
            b = b.next;
        }
        ListNode ans = null;
        while (!d1.isEmpty() && !d2.isEmpty() && d1.peekLast().equals(d2.peekLast())) {
            ListNode c1 = d1.pollLast(), c2 = d2.pollLast();
            ans = c1;
        }
        return ans;
    }
}

C++ 代码：

class Solution {
public:
    ListNode *getIntersectionNode(ListNode *a, ListNode *b) {
        deque<ListNode*> d1, d2;
        while (a != nullptr) {
            d1.push_back(a);
            a = a->next;
        }
        while (b != nullptr) {
            d2.push_back(b);
            b = b->next;
        }
        ListNode* ans = nullptr;
        while (!d1.empty() && !d2.empty() && d1.back() == d2.back()) {
            ListNode* c1 = d1.back(); d1.pop_back();
            ListNode* c2 = d2.back(); d2.pop_back();
            if (c1 == c2) ans = c1;
        }
        return ans;
    }
};

Python 代码：

class Solution:
    def getIntersectionNode(self, a: ListNode, b: ListNode) -> Optional[ListNode]:
        d1, d2 = [], []
        while a:
            d1.append(a)
            a = a.next
        while b:
            d2.append(b)
            b = b.next
        ans = None
        while d1 and d2 and d1[-1] == d2[-1]:
            c1, c2 = d1.pop(), d2.pop()
            if c1 == c2:
                ans = c1
        return ans

TypeScript 代码：

function getIntersectionNode(a: ListNode | null, b: ListNode | null): ListNode | null {
    let d1 = [], d2 = [];
    while (a !== null) {
        d1.push(a);
        a = a.next;
    }
    while (b !== null) {
        d2.push(b);
        b = b.next;
    }
    let ans = null;
    while (d1.length > 0 && d2.length > 0 && d1[d1.length - 1] === d2[d2.length - 1]) {
        const c1 = d1.pop()!, c2 = d2.pop()!;
        if (c1 === c2) ans = c1;
    }
    return ans;
};

时间复杂度：$O(n + m)$
空间复杂度：$O(n + m)$

差值法

先对两条链表扫描一遍，取得两者长度，然后让长的链表先走「两者的长度差值」，然后再同时走，遇到第一个节点即是答案。

Java 代码：

public class Solution {
    public ListNode getIntersectionNode(ListNode a, ListNode b) {
        int c1 = 0, c2 = 0;
        ListNode t1 = a, t2 = b;
        while (t1 != null && ++c1 > 0) t1 = t1.next;
        while (t2 != null && ++c2 > 0) t2 = t2.next;
        int t = Math.abs(c1 - c2);
        while (t-- > 0) {
            if (c1 > c2) a = a.next;
            else b = b.next;
        }
        while (a != null && b != null) {
            if (a.equals(b)) {
                return a;
            } else {
                a = a.next; b = b.next;
            }
        }
        return null;
    }
}

C++ 代码：

class Solution {
public:
    ListNode *getIntersectionNode(ListNode *a, ListNode *b) {
        int c1 = 0, c2 = 0;
        ListNode* t1 = a, *t2 = b;
        while (t1 != nullptr && ++c1 > 0) t1 = t1->next;
        while (t2 != nullptr && ++c2 > 0) t2 = t2->next;
        int t = abs(c1 - c2);
        while (t-- > 0) {
            if (c1 > c2) a = a->next;
            else b = b->next;
        }
        while (a != nullptr && b != nullptr) {
            if (a == b) {
                return a;
            } else {
                a = a->next; b = b->next;
            }
        }
        return nullptr;
    }
};

Python 代码：

class Solution:
    def getIntersectionNode(self, a: ListNode, b: ListNode) -> Optional[ListNode]:
        c1, c2 = 0, 0
        t1, t2 = a, b
        while t1 and c1 + 1 > 0:
            c1 += 1
            t1 = t1.next
        while t2 and c2 + 1 > 0:
            c2 += 1
            t2 = t2.next
        t = abs(c1 - c2)
        while t > 0:
            if c1 > c2:
                a = a.next
            else:
                b = b.next
            t -= 1
        while a and b:
            if a == b:
                return a
            else:
                a, b = a.next, b.next
        return None

TypeScript 代码：

function getIntersectionNode(a: ListNode | null, b: ListNode | null): ListNode | null {
    let c1 = 0, c2 = 0;
    let t1 = a, t2 = b;
    while (t1 !== null && ++c1 > 0) t1 = t1.next;
    while (t2 !== null && ++c2 > 0) t2 = t2.next;
    let t = Math.abs(c1 - c2);
    while (t-- > 0) {
        if (c1 > c2) a = a?.next;
        else b = b?.next;
    }
    while (a !== null && b !== null) {
        if (a === b) {
            return a;
        } else {
            a = a?.next; b = b?.next;
        }
    }
    return null;
};

时间复杂度：$O(n + m)$
空间复杂度：$O(1)$

最后

这是我们「刷穿 LeetCode」系列文章的第 No.160 篇，系列开始于 2021/01/01，截止于起始日 LeetCode 上共有 1916 道题目，部分是有锁题，我们将先把所有不带锁的题目刷完。

在这个系列文章里面，除了讲解解题思路以外，还会尽可能给出最为简洁的代码。如果涉及通解还会相应的代码模板。

为了方便各位同学能够电脑上进行调试和提交代码，我建立了相关的仓库：https://github.com/SharingSource/LogicStack-LeetCode 。

在仓库地址里，你可以看到系列文章的题解链接、系列文章的相应代码、LeetCode 原题链接和其他优选题解。

模拟栈链表

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