找出两个链表的第一个公共节点

问题描述

输入两个链表，找出它们的第一个公共节点。

如下面的两个链表：

在节点 c1 开始相交。

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：Reference of the node with value = 8

 

输入解释：相交节点的值为 8 （注意，如果两个列表相交则不能为 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：Reference of the node with value = 2

 

输入解释：相交节点的值为 2 （注意，如果两个列表相交则不能为 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

 

输入解释：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。

解释：这两个链表不相交，因此返回 null。

注意：

1. 如果两个链表没有交点，返回 null.
2. 在返回结果后，两个链表仍须保持原有的结构。
3. 可假定整个链表结构中没有循环。
4. 程序尽量满足 O(n) 时间复杂度，且仅用 O(1) 内存。

通过集合set解决

上面说了一大堆，其实就是判断两个链表是否相交，如果相交就返回他们的相交的交点，如果不相交就返回null。

做这题最容易想到的一种解决方式就是先把第一个链表的节点全部存放到集合set中，然后遍历第二个链表的每一个节点，判断在集合set中是否存在，如果存在就直接返回这个存在的结点。如果遍历完了，在集合set中还没找到，说明他们没有相交，直接返回null即可，原理比较简单，直接看下代码

public ListNode getIntersectionNode(ListNode headA, ListNode headB) {
    //创建集合set
    Set<ListNode> set = new HashSet<>();
    //先把链表A的结点全部存放到集合set中
    while (headA != null) {
        set.add(headA);
        headA = headA.next;
    }

    //然后访问链表B的结点，判断集合中是否包含链表B的结点，如果包含就直接返回
    while (headB != null) {
        if (set.contains(headB))
            return headB;
        headB = headB.next;
    }
    //如果集合set不包含链表B的任何一个结点，说明他们没有交点，直接返回null
    return null;
}
123456789101112131415161718

先统计两个链表的长度

还可以先统计两个链表的长度，如果两个链表的长度不一样，就让链表长的先走，直到两个链表长度一样，这个时候两个链表再同时每次往后移一步，看节点是否一样，如果有相等的，说明这个相等的节点就是两链表的交点，否则如果走完了还没有找到相等的节点，说明他们没有交点，直接返回null即可，来画个图看一下。

最后再来看下代码

public ListNode getIntersectionNode(ListNode headA, ListNode headB) {
    //统计链表A和链表B的长度
    int lenA = length(headA), lenB = length(headB);

    //如果节点长度不一样，节点多的先走，直到他们的长度一样为止
    while (lenA != lenB) {
        if (lenA > lenB) {
            //如果链表A长，那么链表A先走
            headA = headA.next;
            lenA--;
        } else {
            //如果链表B长，那么链表B先走
            headB = headB.next;
            lenB--;
        }
    }

    //然后开始比较，如果他俩不相等就一直往下走
    while (headA != headB) {
        headA = headA.next;
        headB = headB.next;
    }
    //走到最后，最终会有两种可能，一种是headA为空，
    //也就是说他们俩不相交。还有一种可能就是headA
    //不为空，也就是说headA就是他们的交点
    return headA;
}

//统计链表的长度
private int length(ListNode node) {
    int length = 0;
    while (node != null) {
        node = node.next;
        length++;
    }
    return length;
}

双指针解决

我们还可以使用两个指针，最开始的时候一个指向链表A，一个指向链表B，然后他们每次都要往后移动一位，顺便查看节点是否相等。如果链表A和链表B不相交，基本上没啥可说的，我们这里假设链表A和链表B相交。那么就会有两种情况，

一种是链表A的长度和链表B的长度相等，他们每次都走一步，最终在相交点肯定会相遇。

一种是链表A的长度和链表B的长度不相等，如下图所示

虽然他们有交点，但他们的长度不一样，所以他们完美的错开了，即使把链表都走完了也找不到相交点。

我们仔细看下上面的图，如果A指针把链表A走完了，然后再从链表B开始走到相遇点就相当于把这两个链表的所有节点都走了一遍，同理如果B指针把链表B走完了，然后再从链表A开始一直走到相遇点也相当于把这两个链表的所有节点都走完了

所以如果A指针走到链表末尾，下一步就让他从链表B开始。同理如果B指针走到链表末尾，下一步就让他从链表A开始。只要这两个链表相交最终肯定会在相交点相遇，如果不相交，最终他们都会同时走到两个链表的末尾，我们来画个图看一下

如上图所示，A指针和B指针如果一直走下去，那么他们最终会在相交点相遇，最后再来看下代码

public ListNode getIntersectionNode(ListNode headA, ListNode headB) {
    //tempA和tempB我们可以认为是A,B两个指针
    ListNode tempA = headA;
    ListNode tempB = headB;
    while (tempA != tempB) {
        //如果指针tempA不为空，tempA就往后移一步。
        //如果指针tempA为空，就让指针tempA指向headB（注意这里是headB不是tempB）
        tempA = tempA == null ? headB : tempA.next;
        //指针tempB同上
        tempB = tempB == null ? headA : tempB.next;
    }
    //tempA要么是空，要么是两链表的交点
    return tempA;
}

注意：这里所说的指针并不是C语言中的指针，在这里其实他就是一个变量，千万不要搞混了。

问题分析

第一种解法应该是都容易想到的，但效率不高，一个个存储，然后再拿另一个链表的节点一个个判断。最后一种解法没有统计链表的长度，而是当一个链表访问完如果没有找到相交点，就从下一个链表继续访问，一般不太容易想到，也算是比较经典的。