算法 链表 相交链表
在数据结构领域，链表是一种非常基础而重要的数据结构。它由一系列节点组成，每个节点包含数据部分以及指向下一个节点的链接。链表可以分为单向链表、双向链表和循环链表等多种类型。本篇文章将聚焦于一个特定的问题——如何检测两个单向链表是否相交，并找到它们的第一个相交节点。这不仅是一个常见的面试题目，也是实际项目中可能遇到的问题。
基本概念与作用
在讨论如何解决相交链表问题之前，我们先来了解一下几个基本概念：
- 节点（Node）：链表的基本单元，通常包含一个或多个数据字段和一个或多个指向其他节点的链接。
- 头节点（Head Node）：链表的第一个节点。
- 尾节点（Tail Node）：链表的最后一个节点，其链接指向
null。 - 相交节点（Intersection Node）：如果两个链表相交，则从该节点开始，两个链表共享相同的节点序列。
相交链表问题的应用场景很多，比如在文件系统中追踪文件的历史版本，或者在网络路由中寻找最短路径等。了解并掌握这一算法，对于提高编程技能和解决实际问题都有很大帮助。
检测相交链表的方法
方法一：使用哈希表
这是最直接的方法，通过遍历第一个链表并将所有节点存储在一个哈希表中，然后遍历第二个链表，检查是否有节点已经存在于哈希表中。这种方法的时间复杂度为O(n+m)，空间复杂度为O(n)。
示例一
class ListNode:
def __init__(self, x):
self.val = x
self.next = None
def getIntersectionNode(headA, headB):
if not headA or not headB:
return None
seen_nodes = set()
while headA:
seen_nodes.add(headA)
headA = headA.next
while headB:
if headB in seen_nodes:
return headB
headB = headB.next
return None
方法二：双指针法
此方法不需要额外的空间。首先，分别遍历两个链表，计算出各自的长度。然后，让较长的链表先走几步，直到两者剩余长度相同。接着，同时向前移动两个指针，直到它们相遇或到达链表末尾。这种方法的时间复杂度为O(n+m)，但空间复杂度降为O(1)。
示例二
def getIntersectionNode(headA, headB):
lenA, lenB = 0, 0
nodeA, nodeB = headA, headB
# 计算两个链表的长度
while nodeA is not None:
lenA += 1
nodeA = nodeA.next
while nodeB is not None:
lenB += 1
nodeB = nodeB.next
# 让长链表先走几步
longer, shorter = (headA, headB) if lenA > lenB else (headB, headA)
for _ in range(abs(lenA - lenB)):
longer = longer.next
# 同步前进找交点
while longer is not None and shorter is not None:
if longer == shorter:
return longer
longer = longer.next
shorter = shorter.next
return None
方法三：循环双指针法
这种方法更加巧妙，两个指针分别从两个链表头部开始遍历，当一个指针到达链表末尾时，跳转到另一个链表的头部继续遍历。最终，两个指针会在相交节点相遇，或者同时到达两个链表的末尾。这种方法同样不需要额外空间，且时间复杂度为O(n+m)。
示例三
def getIntersectionNode(headA, headB):
pointerA, pointerB = headA, headB
while pointerA != pointerB:
pointerA = headB if pointerA is None else pointerA.next
pointerB = headA if pointerB is None else pointerB.next
return pointerA
实际工作中的应用技巧
在实际工作中，处理链表相交问题时，有几个要点值得注意：
- 边界条件处理：在编写任何链表相关的代码时，都要特别注意处理好边界条件，如空链表、只有一个节点的链表等。
- 性能考量：虽然哈希表方法简单易懂，但在内存受限的情况下，应优先考虑使用双指针或循环双指针方法。
- 代码健壮性：确保代码能够正确处理所有可能的输入情况，包括但不限于异常输入和极端情况。
- 测试用例设计：编写全面的测试用例来验证算法的正确性，包括但不限于标准情况、边界情况和错误输入。
通过上述方法和技巧的学习与实践，可以有效地提升解决链表相关问题的能力。希望本文能为读者提供有价值的参考和启发。
欢迎来到我的博客，很高兴能够在这里和您见面！希望您在这里可以感受到一份轻松愉快的氛围，不仅可以获得有趣的内容和知识，也可以畅所欲言、分享您的想法和见解。
推荐：DTcode7的博客首页。
一个做过前端开发的产品经理，经历过睿智产品的折磨导致脱发之后，励志要翻身农奴把歌唱，一边打入敌人内部一边持续提升自己，为我们广大开发同胞谋福祉，坚决抵制睿智产品折磨我们码农兄弟！
专栏系列（点击解锁） 学习路线(点击解锁） 知识定位 《微信小程序相关博客》 持续更新中~ 结合微信官方原生框架、uniapp等小程序框架，记录请求、封装、tabbar、UI组件的学习记录和使用技巧等 《AIGC相关博客》 持续更新中~ AIGC、AI生产力工具的介绍，例如stable diffusion这种的AI绘画工具安装、使用、技巧等总结 《HTML网站开发相关》 《前端基础入门三大核心之html相关博客》 前端基础入门三大核心之html板块的内容，入坑前端或者辅助学习的必看知识 《前端基础入门三大核心之JS相关博客》 前端JS是JavaScript语言在网页开发中的应用，负责实现交互效果和动态内容。它与HTML和CSS并称前端三剑客，共同构建用户界面。
通过操作DOM元素、响应事件、发起网络请求等，JS使页面能够响应用户行为，实现数据动态展示和页面流畅跳转，是现代Web开发的核心《前端基础入门三大核心之CSS相关博客》 介绍前端开发中遇到的CSS疑问和各种奇妙的CSS语法，同时收集精美的CSS效果代码，用来丰富你的web网页 《canvas绘图相关博客》 Canvas是HTML5中用于绘制图形的元素，通过JavaScript及其提供的绘图API，开发者可以在网页上绘制出各种复杂的图形、动画和图像效果。Canvas提供了高度的灵活性和控制力，使得前端绘图技术更加丰富和多样化 《Vue实战相关博客》 持续更新中~ 详细总结了常用UI库elementUI的使用技巧以及Vue的学习之旅 《python相关博客》 持续更新中~ Python，简洁易学的编程语言，强大到足以应对各种应用场景，是编程新手的理想选择，也是专业人士的得力工具 《sql数据库相关博客》 持续更新中~ SQL数据库：高效管理数据的利器，学会SQL，轻松驾驭结构化数据，解锁数据分析与挖掘的无限可能 《算法系列相关博客》 持续更新中~ 算法与数据结构学习总结，通过JS来编写处理复杂有趣的算法问题，提升你的技术思维 《IT信息技术相关博客》 持续更新中~ 作为信息化人员所需要掌握的底层技术，涉及软件开发、网络建设、系统维护等领域的知识 《信息化人员基础技能知识相关博客》 无论你是开发、产品、实施、经理，只要是从事信息化相关行业的人员，都应该掌握这些信息化的基础知识，可以不精通但是一定要了解，避免日常工作中贻笑大方 《信息化技能面试宝典相关博客》 涉及信息化相关工作基础知识和面试技巧，提升自我能力与面试通过率，扩展知识面 《前端开发习惯与小技巧相关博客》 持续更新中~ 罗列常用的开发工具使用技巧,如 Vscode快捷键操作、Git、CMD、游览器控制台等 《photoshop相关博客》 持续更新中~ 基础的PS学习记录，含括PPI与DPI、物理像素dp、逻辑像素dip、矢量图和位图以及帧动画等的学习总结 日常开发&办公&生产【实用工具】分享相关博客》 持续更新中~ 分享介绍各种开发中、工作中、个人生产以及学习上的工具，丰富阅历，给大家提供处理事情的更多角度，学习了解更多的便利工具，如Fiddler抓包、办公快捷键、虚拟机VMware等工具
吾辈才疏学浅，摹写之作，恐有瑕疵。望诸君海涵赐教。望轻喷，嘤嘤嘤
非常期待和您一起在这个小小的网络世界里共同探索、学习和成长。愿斯文对汝有所裨益，纵其简陋未及渊博，亦足以略尽绵薄之力。倘若尚存阙漏，敬请不吝斧正，俾便精进！
