LeetCode Hot100刷题——两数相加(链表)

2.两数相加

给你两个 非空 的链表，表示两个非负的整数。它们每位数字都是按照 逆序 的方式存储的，并且每个节点只能存储 一位 数字。

请你将两个数相加，并以相同形式返回一个表示和的链表。

你可以假设除了数字 0 之外，这两个数都不会以 0 开头。

示例 1：

输入：l1 = [2,4,3], l2 = [5,6,4]
输出：[7,0,8]
解释：342 + 465 = 807.

示例 2：

输入：l1 = [0], l2 = [0]
输出：[0]

示例 3：

输入：l1 = [9,9,9,9,9,9,9], l2 = [9,9,9,9]
输出：[8,9,9,9,0,0,0,1]

提示：

• 每个链表中的节点数在范围 [1, 100] 内
• 0 <= Node.val <= 9
• 题目数据保证列表表示的数字不含前导零

解题思路

        因为链表是逆序存储的，所以头节点是数字的最低位，相加的时候可以直接从最低位开始，逐位相加，同时处理进位。需要一个循环，同时遍历两个链表，直到两个都遍历完，并且进位处理完毕。（循环条件：两个链表的节点有一个不为空或者还有进位需要处理）

如何处理进位？比如，当两个节点的值相加超过9时，就需要进位到下一位。所以在每次相加的时候，要计算当前位的和，以及进位。例如，假设当前两个节点的值分别是a和b，进位是carry，那么当前位的总和是a + b + carry，新的进位就是sum / 10，而当前位的值应该是sum % 10。这样的话，每一步都需要维护这个进位，并在下一位的计算中使用。

如何构建结果链表？通常的做法是使用一个哑节点（dummy node）作为链表的起始点，这样可以避免处理头节点的特殊情况。然后，每次创建一个新节点，连接到当前节点的后面，然后移动当前指针到新节点。循环结束后，返回哑节点的下一个节点即可。

解题步骤

1. 初始化哑节点和结果链表，以及进位carry为0
2. 使用一个循环，条件是两个链表的当前节点有一个不为空，或者还有进位需要处理
3. 在循环中，取出当前两个节点的值，如果某个链表遍历完了，就取0
4. 计算当前位的总和：sum=val1+val2+carry
5. 计算新的进位：carry=sum/10
6. 创建新节点，值为sum%10，并连接到当前节点的后面，然后移动当前节点
7. 移动两个链表的指针到下一个节点（如果存在）
8. 循环结束后，返回哑节点的下一个节点

边界情况注意：当两个链表长度不同，或者最后还有进位需要处理。比如示例3的情况，两个链表长度不同，最后的进位1需要新建一个节点。

实现代码

/**
 * Definition for singly-linked list.
 * public class ListNode {
 * int val;
 * ListNode next;
 * ListNode() {}
 * ListNode(int val) { this.val = val; }
 * ListNode(int val, ListNode next) { this.val = val; this.next = next; }
 * }
 */
class Solution {
    public ListNode addTwoNumbers(ListNode l1, ListNode l2) {
        ListNode dummy = new ListNode(); // 创建哑节点简化链表操作
        ListNode current = dummy;
        int carry = 0; // 进位值

        // 只要任一链表未遍历完或还有进位，就继续循环
        while (l1 != null || l2 != null || carry != 0) {
            // 获取当前节点的值，若节点为空则取0
            int val1 = (l1 != null) ? l1.val : 0;
            int val2 = (l2 != null) ? l2.val : 0;

            //计算当前位的和以及进位
            int sum = val1 + val2 + carry;
            carry = sum / 10;

            //创建新节点并移动指针
            current.next = new ListNode(sum % 10);
            current = current.next;

            //如果存在，则移动链表指针
            if(l1 != null){
                l1 = l1.next;
            }
            if(l2 != null){
                l2 = l2.next;
            }
        }
        return dummy.next;  //哑节点的下一个节点即为结果链表的头结点
    }
}

链表指针移动：若当前链表节点不为空，则移动到下一个节点，确保遍历完整条链表。

哑节点（补充）

哑节点的核心作用

1. 避免处理空指针
   当链表为空时，头节点（Head）为 null，直接操作可能引发空指针异常。哑节点作为“伪头节点”，可确保操作始终有合法的起始点。

2. 统一操作逻辑
   在链表插入、删除等操作中，哑节点可消除头节点与其他节点的差异，减少条件判断（如 if (head == null)）。

3. 辅助遍历或递归
   在树结构中，哑节点可作为临时父节点或占位符，简化递归或迭代过程。