链表——剑指offer面试题 02.07. 链表相交

1 题目描述

面试题 02.07. 链表相交

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 。

2 题目示例

输入：intersectVal = 8, listA = [4,1,8,4,5], listB = [5,0,1,8,4,5], skipA = 2, skipB = 3
输出：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。

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。

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 。

3 题目提示

• listA 中节点数目为 m
• listB 中节点数目为 n
• 0 <= 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 + 1] == listB[skipB + 1]

4 思路

方法一：哈希集合
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。

复杂度分析

时间复杂度：O(m+n)，其中 mm 和 nn 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)，其中 mm 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。

方法二：双指针

使用双指针的方法，可以将空间复杂度降至 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：

每步操作需要同时更新指针 pA 和 pB。

如果指针 pA 不为空，则将指针 pA 移到下一个节点；如果指针 pB 不为空，则将指针 pB 移到下一个节点。

如果指针 pA 为空，则将指针 pA 移到链表 headB 的头节点；如果指针 pB 为空，则将指针 pB 移到链表 headA 的头节点。

当指针 pA 和 pB 指向同一个节点或者都为空时，返回它们指向的节点或者 null。

复杂度分析

时间复杂度：O(m+n)O(m+n)，其中 mm 和 nn 是分别是链表 \textit{headA}headA 和 \textit{headB}headB 的长度。两个指针同时遍历两个链表，每个指针遍历两个链表各一次。

空间复杂度：O(1)O(1)。

5 我的答案

方法一：哈希集合

public class Solution {
    
    public ListNode getIntersectionNode(ListNode headA, ListNode headB) {
    
        Set<ListNode> visited = new HashSet<ListNode>();
        ListNode temp = headA;
        while (temp != null) {
    
            visited.add(temp);
            temp = temp.next;
        }
        temp = headB;
        while (temp != null) {
    
            if (visited.contains(temp)) {
    
                return temp;
            }
            temp = temp.next;
        }
        return null;
    }
}

方法二：双指针

public class Solution {
    
    public ListNode getIntersectionNode(ListNode headA, ListNode headB) {
    
        if (headA == null || headB == null) {
    
            return null;
        }
        ListNode pA = headA, pB = headB;
        while (pA != pB) {
    
            pA = pA == null ? headB : pA.next;
            pB = pB == null ? headA : pB.next;
        }
        return pA;
    }
}