两个单链表相交的一系列问题------牛客网初级班练习14

【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)。

1）如何判断一个单链表有环还是无环

方法一：

遍历链表元素，放入HashSet集合中

方法二：

准备俩个指针，一个快指针，一个慢指针，快指针一次走俩步，慢指针一次走一步

如果有环，快指针和慢指针一定会相遇

当出现相遇情况，快指针回到起始节点，并且由一次走俩步变成一次走一步

快指针和慢指针一定会在第一个入环节点相遇

2）如何判断俩个无环链表第一个相交节点

方法一：

将遍历第一个链表，放入map中，遍历第二个链表，判断map中是否有这个元素

方法二：

遍历链表一，统计链表一的长度len1以及或者链表一最后一个节点end1

遍历链表二，统计链表二的长度len2以及或者链表二最后一个节点end2

比较end1和end2内存地址是否相等，如果end1不等于end2，则不可能相交

如果相等，比较len1和len2长度，假如len1=100，len2=80，链表一先走20步。。。。

如果一个链表有环，一个链表无环，不可能相交

3）如何判断俩个有环链表第一个相交节点

1.俩个环不相交

2.先相交后共享一个环

3.

如图：

准备工作：

head1，loop1

head2，loop2

如果loop1等于loop2，属于结构2

如果loop1不等于loop2，可能是结构1或者结构3

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;
   }
   Node loop1 = getLoopNode(head1);
   Node loop2 = getLoopNode(head2);
   if (loop1 == null && loop2 == null) {
      return noLoop(head1, head2);
   }
   if (loop1 != null && loop2 != null) {
      return bothLoop(head1, loop1, head2, loop2);
   }
   return null;
}

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;
}

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++;
      cur1 = cur1.next;
   }
   while (cur2.next != null) {
      n--;
      cur2 = cur2.next;
   }
   if (cur1 != cur2) {
      return null;
   }
   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;
}

public static Node bothLoop(Node head1, Node loop1, Node head2, Node loop2) {
   Node cur1 = null;
   Node cur2 = null;
   if (loop1 == loop2) {
      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) {
            return loop1;
         }
         cur1 = cur1.next;
      }
      return null;
   }
}

public static void main(String[] args) {
   // 1->2->3->4->5->6->7->null
   Node head1 = new Node(1);
   head1.next = new Node(2);
   head1.next.next = new Node(3);
   head1.next.next.next = new Node(4);
   head1.next.next.next.next = new Node(5);
   head1.next.next.next.next.next = new Node(6);
   head1.next.next.next.next.next.next = new Node(7);

   // 0->9->8->6->7->null
   Node head2 = new Node(0);
   head2.next = new Node(9);
   head2.next.next = new Node(8);
   head2.next.next.next = head1.next.next.next.next.next; // 8->6
   System.out.println(getIntersectNode(head1, head2).value);

   // 1->2->3->4->5->6->7->4...
   head1 = new Node(1);
   head1.next = new Node(2);
   head1.next.next = new Node(3);
   head1.next.next.next = new Node(4);
   head1.next.next.next.next = new Node(5);
   head1.next.next.next.next.next = new Node(6);
   head1.next.next.next.next.next.next = new Node(7);
   head1.next.next.next.next.next.next = head1.next.next.next; // 7->4

   // 0->9->8->2...
   head2 = new Node(0);
   head2.next = new Node(9);
   head2.next.next = new Node(8);
   head2.next.next.next = head1.next; // 8->2
   System.out.println(getIntersectNode(head1, head2).value);

   // 0->9->8->6->4->5->6..
   head2 = new Node(0);
   head2.next = new Node(9);
   head2.next.next = new Node(8);
   head2.next.next.next = head1.next.next.next.next.next; // 8->6
   System.out.println(getIntersectNode(head1, head2).value);

}