两个链表的第一个公共结点

这篇博客探讨了如何找到两个链表的第一个公共结点。提供了三种解题思路,包括复杂度为O(n+a+b)的方法,该方法通过调整指针位置找到公共结点;复杂度为O(n^2)的方法,逐个遍历链表查找相同值的节点;以及复杂度为O(nlog(n))的方法,利用HashMap加速查找过程。

1.题目描述
输入两个链表,找出它们的第一个公共结点。
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2.code(java1.7版本)
复杂度O(n+a+b)

/*
public class ListNode {
    int val;
    ListNode next = null;

    ListNode(int val) {
        this.val = val;
    }
}*/
public class Solution {
    public ListNode FindFirstCommonNode(ListNode pHead1, ListNode pHead2) {
        ListNode p1=pHead1;
        ListNode p2=pHead2;
        while(p1!=p2){
            if(p1!=null)p1=p1.next;
            if(p2!=null)p2=p2.next;
            if(p1!=p2){
                if(p1==null)p1=pHead2;
                if(p2==null)p2=pHead1;
            }
        }
        return p1;
    }
}

复杂度O(n2)

/*
public class ListNode {
    int val;
    ListNode next = null;

    ListNode(int val) {
        this.val = val;
    }
}*/
public class Solution {
    public ListNode FindFirstCommonNode(ListNode pHead1, ListNode pHead2) {
        ListNode p1=pHead1;
        ListNode p2=pHead2;
        while(p1!=null){
            p2=pHead2;
            while(p2!=null){
                if(p1==p2)return p1;
                else p2=p2.next;
            }
            p1=p1.next;
        }
        return p1;
    }
}

复杂度O(nlog(n))

/*
public class ListNode {
    int val;
    ListNode next = null;

    ListNode(int val) {
        this.val = val;
    }
}*/
import java.util.*;
public class Solution {
    public ListNode FindFirstCommonNode(ListNode pHead1, ListNode pHead2) {
        ListNode p=pHead1;
        HashMap<ListNode,Integer> map=new HashMap<ListNode,Integer>();
        while(p!=null){
            map.put(p,1);
            p=p.next;
        }
        p=pHead2;
        while(p!=null){
            if(map.containsKey(p)){
                return p;
            }
            else p=p.next;
        }
        return null;
    }
}

3.解题思路
复杂度O(n+a+b)
假定 List1长度: a+n List2 长度:b+n, 且 a小于b,那么 p1 会先到链表尾部, 这时p2 走到 a+n位置,将p1换成List2头部,接着p2 再走b+n-(n+a) =b-a 步到链表尾部,这时p1也走到List2的b-a位置,还差a步就到可能的第一个公共节点。 将p2 换成 List1头部,p2走a步也到可能的第一个公共节点。如果恰好p1==p2,那么p1就是第一个公共节点。 或者p1和p2一起走n步到达列表尾部,二者没有公共节点,退出循环。 同理a>=b.时间复杂度O(n+a+b)。
复杂度O(n2)
也就是按个遍历一个链表的值,并在另外一个链表里面遍历查看是否有相同的值,返回第一个相同的节点位置,没有则返回null,遍历完整个链表即可完成相同节点的搜寻。
复杂度O(nlog(n))
这样的算法的思想和复杂度O(n2)算法的思想是一样的,不同的地方就在于相同节点的查询,这样的算法运用了HashMap进行原始链表的保存,这样可以将查询的时间变为logn,最终的复杂度为nlogn。

### 找到两个链表第一个公共节点 #### 方法一:哈希集合 (基于引用[^1]) 通过使用 `Map` 或者 `Set` 数据结构来存储其中一个链表的所有节点。随后遍历另一个链表,检查当前节点是否已经存在于集合中。如果存在,则该节点即为两链表第一个公共节点。 这种方法的时间复杂度为 \(O(m+n)\),其中 \(m\) 和 \(n\) 是两条链表的长度;空间复杂度为 \(O(m)\) 或 \(O(n)\),取决于哪个链表被存入集合中。 ```python def getIntersectionNode(headA, headB): nodes_in_B = set() current_node = headB while current_node is not None: nodes_in_B.add(current_node) current_node = current_node.next current_node = headA while current_node is not None: if current_node in nodes_in_B: return current_node current_node = current_node.next return None ``` --- #### 方法二:双指针法 (基于引用[^2]) 定义两个指针分别指向两个链表头结点。每次移动一步,当到达链表末端时,跳转至另一条链表头部继续前进。这样可以消除两者之间的长度差,在第二次相遇处即是第一个公共节点。 此方法时间复杂度同样为 \(O(m+n)\),而空间复杂度降为了 \(O(1)\)。 ```python 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 # 返回值可能是公共节点或者None ``` --- #### 方法三:计算长度差异并调整起始位置 先遍历两条链表得到它们各自的长度,并求出差值。让较长的那个链表先行走这个差距步数后再同步逐一遍历比较各对应节点直至发现相等为止。 这种方式也实现了线性时间和常量级额外内存消耗的目标。 ```python def length(node): count = 0 while node: count += 1 node = node.next return count def getIntersectionNode(headA, headB): lenA, lenB = length(headA), length(headB) shorter = headA if lenA < lenB else headB longer = headB if lenA < lenB else headA diff = abs(lenA - lenB) for _ in range(diff): longer = longer.next while shorter and longer: if shorter == longer: return shorter shorter = shorter.next longer = longer.next return None ``` ---
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