给定两个非空链表来表示两个非负整数。位数按照逆序方式存储,它们的每个节点只存储单个数字。将两数相加返回一个新的链表。
你可以假设除了数字 0 之外,这两个数字都不会以零开头。
示例:
输入:(2 -> 4 -> 3) + (5 -> 6 -> 4) 输出:7 -> 0 -> 8 原因:342 + 465 = 807
解决方案
方法:初等数学
思路
我们使用变量来跟踪进位,并从包含最低有效位的表头开始模拟逐位相加的过程。
图1,对两数相加方法的可视化: 342+465=807342 + 465 = 807342+465=807, 每个结点都包含一个数字,并且数字按位逆序存储。
算法
就像你在纸上计算两个数字的和那样,我们首先从最低有效位也就是列表 l1l1l1 和 l2l2l2 的表头开始相加。由于每位数字都应当处于 0…90 \ldots 90…9 的范围内,我们计算两个数字的和时可能会出现“溢出”。例如,5+7=125 + 7 = 125+7=12。在这种情况下,我们会将当前位的数值设置为 222,并将进位 carry=1carry = 1carry=1 带入下一次迭代。进位 carrycarrycarry 必定是 000 或 111,这是因为两个数字相加(考虑到进位)可能出现的最大和为 9+9+1=199 + 9 + 1 = 199+9+1=19。
伪代码如下:
- 将当前结点初始化为返回列表的哑结点。
- 将进位 carrycarrycarry 初始化为 000。
- 将 ppp 和 qqq 分别初始化为列表 l1l1l1 和 l2l2l2 的头部。
- 遍历列表 l1l1l1 和 l2l2l2 直至到达它们的尾端。
- 将 xxx 设为结点 ppp 的值。如果 ppp 已经到达 l1l1l1 的末尾,则将其值设置为 000。
- 将 yyy 设为结点 qqq 的值。如果 qqq 已经到达 l2l2l2 的末尾,则将其值设置为 000。
- 设定 sum=x+y+carrysum = x + y + carrysum=x+y+carry。
- 更新进位的值,carry=sum/10carry = sum / 10carry=sum/10。
- 创建一个数值为 (summod10)(sum \bmod 10)(summod10) 的新结点,并将其设置为当前结点的下一个结点,然后将当前结点前进到下一个结点。
- 同时,将 ppp 和 qqq 前进到下一个结点。
- 检查 carry=1carry = 1carry=1 是否成立,如果成立,则向返回列表追加一个含有数字 111 的新结点。
- 返回哑结点的下一个结点。
请注意,我们使用哑结点来简化代码。如果没有哑结点,则必须编写额外的条件语句来初始化表头的值。
请特别注意以下情况:
测试用例 说明 l1=[0,1]l1=[0,1]l1=[0,1]
l2=[0,1,2]l2=[0,1,2]l2=[0,1,2]当一个列表比另一个列表长时。 l1=[]l1=[]l1=[]
l2=[0,1]l2=[0,1]l2=[0,1]当一个列表为空时,即出现空列表。 l1=[9,9]l1=[9,9]l1=[9,9]
l2=[1]l2=[1]l2=[1]求和运算最后可能出现额外的进位,这一点很容易被遗忘 复杂度分析
时间复杂度:O(max(m,n))O(\max(m, n))O(max(m,n)),假设 mmm 和 nnn 分别表示 l1l1l1 和 l2l2l2 的长度,上面的算法最多重复 max(m,n)\max(m, n)max(m,n) 次。
空间复杂度:O(max(m,n))O(\max(m, n))O(max(m,n)), 新列表的长度最多为 max(m,n)+1\max(m,n) + 1max(m,n)+1。
拓展
如果链表中的数字不是按逆序存储的呢?例如:
(3→4→2)+(4→6→5)=8→0→7 (3 \to 4 \to 2) + (4 \to 6 \to 5) = 8 \to 0 \to 7 (3→4→2)+(4→6→5)=8→0→7
/**
* Definition for singly-linked list.
* public class ListNode {
* int val;
* ListNode next;
* ListNode(int x) { val = x; }
* }
*/
public class Solution {
public ListNode addTwoNumbers(ListNode l1, ListNode l2) {
int carry =0;
ListNode head = new ListNode(0);
ListNode p1 = l1 ;
ListNode p2 = l2 ;
ListNode p3 = head ;
while(p1 != null || p2 != null){
if(p1 != null){
carry += p1.val;
p1 = p1.next;
}
if(p2 != null){
carry += p2.val;
p2 = p2.next;
}
p3.next = new ListNode(carry%10);
p3 = p3.next;
carry /= 10;
}
if(carry==1)
p3.next=new ListNode(1);
return head.next;
}
}
执行效率