链表相交

原题链接: 160.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。如果两个链表不存在相交节点，返回 null 。

图示两个链表在节点 c1 开始相交：

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 * 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] == listB[skipB]

• 题解：

解法一、

 public ListNode getIntersectionNode(ListNode headA, ListNode headB) {
     // 如果有一个链表为空，则直接返回null
     if (headA == null || headB == null) {
         return null;
     }
     // 初始化两个指针
     ListNode pA = headA;
     ListNode pB = headB;
     // 初始化两个变量
     int countA = 0;
     int countB = 0;
     // 遍历链表A
     while (pA != null) {
         countA++;
         pA = pA.next;
     }
     // 遍历链表B
     while (pB != null) {
         countB++;
         pB = pB.next;
     }
     // 重新初始化两个指针
     pA = headA;
     pB = headB;
     // 计算两个链表的长度差
     int diff = Math.abs(countA - countB);
     // 如果链表A的长度大于链表B的长度
     if (countA > countB) {
         // 遍历链表A
         for (int i = 0; i < diff; i++) {
             pA = pA.next;
         }
     } else {
         // 遍历链表B
         for (int i = 0; i < diff; i++) {
             pB = pB.next;
         }
     }
     // 当两个指针不相等时，继续循环
     while (pA != pB) {
         pA = pA.next;
         pB = pB.next;
     }
     // 返回pA或pB
     return pA;
 }
 class ListNode {
     int val;
     ListNode next;
 ​
     ListNode() {
     }
 ​
     ListNode(int val) {
         this.val = val;
     }
 ​
     ListNode(int val, ListNode next) {
         this.val = val;
         this.next = next;
     }
 }

解法二、

// 链表相交
// 编写一个程序，找到两个单链表相交的起始节点。
// 如下面的两个链表：
// A:          a1 → a2
//                    ↘
//                      c1 → c2 → c3
//                    ↗
// B:     b1 → b2 → b3
// 在节点 c1 开始相交。
// 注意：
// 如果两个链表没有交点，返回 null。
// 在返回结果后，两个链表仍须保持原有的结构。
// 可假定整个链表结构中没有循环。
// 程序尽量满足 O(n) 时间复杂度，且仅用 O(1) 内存。
public ListNode getIntersectionNode(ListNode headA, ListNode headB) {
    // 如果有一个链表为空，则直接返回null
    if (headA == null || headB == null) {
        return null;
    }
    // 初始化两个指针
    ListNode pA = headA;
    ListNode pB = headB;
    // 当两个指针不相等时，继续循环
    while (pA != pB) {
        // 如果pA为空，则将pA指向headB
        pA = pA == null ? headB : pA.next;
        // 如果pB为空，则将pB指向headA
        pB = pB == null ? headA : pB.next;
    }
    // 返回pA或pB
    return pA;
}
class ListNode {
    int val;
    ListNode next;

    ListNode() {
    }

    ListNode(int val) {
        this.val = val;
    }

    ListNode(int val, ListNode next) {
        this.val = val;
        this.next = next;
    }
}

解法二解题思路：

设「第一个公共节点」为 node ，「链表 headA」的节点数量为 a ，「链表 headB」的节点数量为 b ，「两链表的公共尾部」的节点数量为 ccc ，则有：

• 头节点 headA 到 node 前，共有 a−c 个节点；
• 头节点 headB 到 node 前，共有 b−c 个节点；

考虑构建两个节点指针 A , B 分别指向两链表头节点 headA , headB ，做如下操作：

指针 A 先遍历完链表 headA ，再开始遍历链表 headB ，当走到 node 时，共走步数为： a + (b - c)

指针 B 先遍历完链表 headB ，再开始遍历链表 headA ，当走到 node 时，共走步数为： b + (a - c)

如下式所示，此时指针 A , B 重合，并有两种情况：

a + (b - c) = b + (a - c)

若两链表 有 公共尾部 (即 c > 0 ) ：指针 A , B 同时指向「第一个公共节点」node 。 若两链表 无 公共尾部 (即 c = 0 ) ：指针 A , B 同时指向 null 。 因此返回 A 即可。

如下图所示，为 a = 5 , b = 3 , c = 2 示例的算法执行过程。