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160. 相交链表 leetcode

2024年08月02日 数据结构 我要评论
的输入如下(你设计的程序不适用。

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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:

  • 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 lista 和 listb 没有交点,intersectval 为 0
  • 如果 lista 和 listb 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?

 

class solution:
  
    def getintersectionnode(self, heada: listnode, headb: listnode) -> optional[listnode]:
        if not heada or not headb:
            return none
        
        pa, pb = heada, headb
        
        while pa != pb:
            pa = pa.next if pa else headb
            pb = pb.next if pb else heada
        
        return pa

下面是对代码的逐行解释:

python

复制

class solution:

定义一个名为 solution 的类,其中包含求解相交链表问题的方法。

python

复制

    def getintersectionnode(self, heada: listnode, headb: listnode) -> optional[listnode]:

定义一个名为 getintersectionnode 的方法,接受两个参数 heada 和 headb,它们分别是链表 a 和链表 b 的头节点。返回值类型是 optional[listnode],表示返回的可能是一个 listnode 或 none

python

复制

        if not heada or not headb:
            return none

检查链表 a 或链表 b 是否为空。如果任意一个链表为空,则不可能有相交节点,直接返回 none

python

复制

        pa, pb = heada, headb

初始化两个指针 pa 和 pb,分别指向链表 a 和链表 b 的头节点

python

复制

        while pa != pb:

进入一个 while 循环,持续执行直到 pa 和 pb 指向同一个节点(即相交节点)或都为 none(即没有相交节点)。

python

复制

            pa = pa.next if pa else headb

更新指针 pa 的位置。如果 pa 当前不是 none,则移到下一个节点;如果 pa 当前是 none,则将其重定位到链表 b 的头节点

python

复制

            pb = pb.next if pb else heada

更新指针 pb 的位置。如果 pb 当前不是 none,则移到下一个节点;如果 pb 当前是 none,则将其重定位到链表 a 的头节点

python

复制

        return pa

当 pa 和 pb 相等(即指向同一个节点)时,退出循环并返回 pa。此时,pa 和 pb 要么指向相交节点,要么都为 none(表示没有相交节点)。

详细解释

  1. 初始化与检查

    • if not heada or not headb::首先检查输入的两个链表是否为空。如果其中任何一个为空,则不可能存在相交节点,直接返回 none
  2. 双指针初始化

    • pa, pb = heada, headb:初始化两个指针 pa 和 pb,分别指向链表 a 和链表 b 的头节点。
  3. 指针遍历

    • while pa != pb::进入循环,直到两个指针指向同一个节点(即相交节点)或都为 none
    • pa = pa.next if pa else headb如果 pa 不是 none则指向下一个节点;如果是 none,则重定位到链表 b 的头节点。
    • pb = pb.next if pb else heada:如果 pb 不是 none,则指向下一个节点;如果是 none,则重定位到链表 a 的头节点。
  4. 返回结果

    • return pa:当 pa 和 pb 相等时(即指向相同节点或都为 none),返回 pa,即相交节点或 none

通过这种方式,即使链表的长度不同,两个指针也会同时遍历到相交节点或者链表的末尾,从而正确地找到相交节点或确认没有相交

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