两个单链表相交的系列问题

题目

在本题中，单链表可能有环，也可能无环。给定两个单链表的头节点 head1和head2，这两个链表可能相交，也可能不相交。请实现一个函数， 如果两个链表相交，请返回相交的第一个节点；如果不相交，返回null 即可。 要求：如果链表1的长度为N，链表2的长度为M，时间复杂度请达到 O(N+M)，额外
空间复杂度请达到O(1)

分析：
1、首先判断两个单链表L1，L2是否有环，并返回入环结点
思路是：快慢指针思想，从head开始，快指针一次走两步，慢指针一次走一步，如果快指针走到null，说明无环，否则有环，快慢指针必会在环上相遇，此时快指针回到头结点，慢指针留在原地，二者同时每次走一步，相遇点即是入环结点。若有环，返回L1，L2的入环结点loop1，loop2
2、有三种情况：（1）两个都无环，（2）一有环一无环，（3）两个都有环

情况（1）两个都无环：

如何找到第一个相交点？：分别从L1，L2走到尾结点end，计算各自长度，然后回到头结点，较长的链表先走两表的长度差步，之后两个再一起走，相遇时返回相遇点

情况（2）一有环一无环

这种情况很明显不可能相交，否则就不是单链表了。

情况（3）两个都有环：

相交（1）如何找到第一个相交点：模仿情况（1）无环的做法
相交（2）如何找到第一个相交点：利用第一部返回的loop1，loop2，从loop1开始，每次往下走一步，若能遇到loop2，则属于相交（2）这种情况，那么第一个相交点就是loop1或者loop2（这里我们选择loop1好了）

代码如下

public static class Node {
		public int value;
		public Node next;

		public Node(int data) {
			this.value = data;
		}
	}

	public static Node getIntersectNode(Node head1, Node head2) {
		if (head1 == null || head2 == null) {
			return null;
		}
		//getLoopNode方法获得入环结点loop1，loop2，
		Node loop1 = getLoopNode(head1);
		Node loop2 = getLoopNode(head2);
		if (loop1 == null && loop2 == null) {//无环的情况
			return noLoop(head1, head2);
		}
		if (loop1 != null && loop2 != null) {//都有环情况
			return bothLoop(head1, loop1, head2, loop2);
		}
		return null;//一有环一无环不可能相交，返回null
	}
	//获取入环结点方法
	public static Node getLoopNode(Node head) {
		if (head == null || head.next == null || head.next.next == null) {
			return null;
		}
		Node n1 = head.next; // n1 -> slow
		Node n2 = head.next.next; // n2 -> fast
		while (n1 != n2) {
			if (n2.next == null || n2.next.next == null) {
				return null;
			}
			n2 = n2.next.next;
			n1 = n1.next;
		}
		n2 = head; // n2 -> walk again from head
		while (n1 != n2) {
			n1 = n1.next;
			n2 = n2.next;
		}
		return n1;
	}
	//无环时调用noLoop方法
	public static Node noLoop(Node head1, Node head2) {
		if (head1 == null || head2 == null) {
			return null;
		}
		Node cur1 = head1;
		Node cur2 = head2;
		int n = 0;
		while (cur1.next != null) {
			n++;//计算L1长度
			cur1 = cur1.next;
		}
		while (cur2.next != null) {
			n--;//此循环之后，n=L1和L2的长度差
			cur2 = cur2.next;
		}
		if (cur1 != cur2) {
			return null;
		}
		cur1 = n > 0 ? head1 : head2;//令cur1为较长的链表的head
		cur2 = cur1 == head1 ? head2 : head1;
		n = Math.abs(n);//绝对值
		while (n != 0) {//较长的链表先走n步
			n--;
			cur1 = cur1.next;
		}
		while (cur1 != cur2) {//同时走直到相遇
			cur1 = cur1.next;
			cur2 = cur2.next;
		}
		return cur1;//相遇点就是入环结点
	}

	public static Node bothLoop(Node head1, Node loop1, Node head2, Node loop2) {
		Node cur1 = null;
		Node cur2 = null;
		if (loop1 == loop2) {//模仿无环的方法
			cur1 = head1;
			cur2 = head2;
			int n = 0;
			while (cur1 != loop1) {
				n++;
				cur1 = cur1.next;
			}
			while (cur2 != loop2) {
				n--;
				cur2 = cur2.next;
			}
			cur1 = n > 0 ? head1 : head2;
			cur2 = cur1 == head1 ? head2 : head1;
			n = Math.abs(n);
			while (n != 0) {
				n--;
				cur1 = cur1.next;
			}
			while (cur1 != cur2) {
				cur1 = cur1.next;
				cur2 = cur2.next;
			}
			return cur1;
		} else {
			cur1 = loop1.next;
			while (cur1 != loop1) {
				if (cur1 == loop2) {//loop1若遇到loop2，返回loop1
					return loop1;
				}
				cur1 = cur1.next;
			}
			return null;//否则就是不相交
		}
	}