力扣题(1):两数相加

原题:
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。

该题考查的是对链表的知识,难点是链表对数字的添加是和我们正常的习惯相反的,还有就是考虑进位的事情,下面我将用两种方法来解题:

  1. 官方给出的解法,充分利用链表的思想解出来(太妙了,我反正想不出来,只能死记硬背了):我将官方给出的代码每一步都写了我自己理解的注解
/**
 * 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) {
        //定义头部节点,尾部节点
        ListNode head=null,tail=null;
        //定义进位数字
        int carry=0;
        while(l1!=null||l2!=null){
            //如果l1 != null,就取l1的节点数据赋值给n1,如果l1为空节点,直接将0赋值给n1
            int n1 = l1 != null ? l1.val : 0;
            //n2类似,我们要判断的是节点数据的取值问题
            int n2 = l2 != null ? l2.val : 0;
            //计算和
            int sum = n1+n2+carry;
            //如果头指针为空,即整个链表目前一个数字都没有,将头指针和尾指针都指向要加入的 第一个节点
            if(head==null){
                //取和的个位数放入头指针
                head = tail = new ListNode(sum % 10);
            }else{
                //如果头指针不为空,即目前已经有一个或几个数据在链表中了,将新输入的数字指向尾指针的下一个节点
                tail.next = new ListNode(sum % 10);
                //然后将尾指针向后移动一位
                tail = tail.next;
            }
            //取两个节点数字相加的和(应该是一个小于20的整数)的十位数,将其赋值给carry
            carry = sum / 10;
            //如果链表l1有值,那么遍历l1的下一个值
            if(l1!=null){
                l1 = l1.next;
            }
            //与l1相似,比如西安判断头节点肯定是个位数,个位数判断完就是next指向的十位数
            if(l2!=null){
                l2 = l2.next;
            }
        }
        //两数相加大于10
        if(carry > 0){
            //向后一位进一
            tail.next = new ListNode(carry);
        }
        return head;
    }
}
  1. 将链表中的每一位数字拼接成整数,再将两个拼接好的整数相加,再将整数拼回成一个新的链表
/**
 * 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 {
    //将链表数转换为整数
    public static long listToLong(ListNode l){
        //定义最终转换的整数
        long sum = 0;
        //定义倍数
        long power = 1;
        while(l!=null){
            //从个位开始加
            sum += l.val * power;
            l = l.next;
            power *= 10;
        }
        return sum;
    }
    //将整数转换为链表
    public static ListNode longToList(long num){
        //排除没有的数字的情况
        if(num==0){
            return new ListNode(0);
        }
        //初始化链表的头尾指针
        ListNode head = null, tail = null;
        while(num>0){
            int digit = (int)(num % 10);
            //判断是否是头指针
            if(head==null){
                head = tail = new ListNode(digit);
            }else{
                tail.next = new ListNode(digit);
                tail = tail.next;
            }
            num /= 10;
        }
        return head;
    }
    public ListNode addTwoNumbers(ListNode l1, ListNode l2) {
        long n1 = listToLong(l1);
        long n2 = listToLong(l2);
        long n = n1+n2;
        return longToList(n);
    }
}

总结:

  • 该题本身并不复杂,无非就是两个数的相加,难就难在要结合链表的只是对已经拼进链表的数字,呈现倒序的单个数字进行相加,但是只要深入了解了数据结构中链表的基础知识,那么解决它也没有那么困难,当然,我只是学会了之后才这么说(有点小羞耻)。
  • 当然,方法2并不完美,虽然long类型的数字可以占8个字节但是,如果输入的数据n有以下情况:
  • n<(-2^63)
    |
    n>(2^63)
    那么也会报错,如下
    在这里插入图片描述
    所以,归根结底,还是要熟练理解第一种方法,该题本质就是让熟悉链表。
### LeetCode Problem 2: Add Two Numbers 此问的核心在于如何处理两个链表表示的非负整数相加的结果,并将其转换为新的链表形式。以下是详细的解决方案。 #### 方法概述 该方法通过模拟手工加法的方式实现,考虑每一位上的数值以及进位情况。由于输入链表是以逆序方式存储数字的各位,因此可以直接从头到尾遍历链表并逐位相加[^4]。 #### 实现细节 为了简化操作,可以引入一个辅助函数 `addOneNode` 来计算当前节点的值及其产生的进位[^3]。具体过程如下: 1. 初始化一个新的链表用于保存结果。 2. 使用双指针分别指向两个输入链表的头部。 3. 当任意一个链表未被完全遍历时,执行以下操作: - 取出当前两位数字(如果某个链表已经结束,则视为0)。 - 计算其和加上前一次运算中的进位值。 - 将结果存入新链表中对应的位置,并更新进位状态。 4. 如果最后仍有剩余的进位,则需额外创建一个节点来存储它。 5. 返回最终生成的新链表。 下面是基于上述思路的具体代码实现: ```python class ListNode: def __init__(self, val=0, next=None): self.val = val self.next = next def addTwoNumbers(l1: ListNode, l2: ListNode) -> ListNode: carry = 0 dummy_head = ListNode(0) current_node = dummy_head while l1 or l2 or carry != 0: val1 = l1.val if l1 else 0 val2 = l2.val if l2 else 0 total_sum = val1 + val2 + carry carry = total_sum // 10 new_digit = total_sum % 10 current_node.next = ListNode(new_digit) current_node = current_node.next if l1 is not None: l1 = l1.next if l2 is not None: l2 = l2.next return dummy_head.next ``` 以上代码定义了一个名为 `addTwoNumbers` 的函数,接受两个参数分别为待相加的两条单向链表 `l1`, `l2`. 函数内部维护了一个虚拟头结点 `dummy_head` 和游标变量 `current_node` 用来构建输出链表;同时利用循环结构依次访问每一对节点完成累加工作直至全部数据都被处理完毕为止[^1]. 对于更复杂的场景比如当数字顺序是从高位至低位排列时,则需要先反转原始列表再按照相同逻辑求解后再恢复原状即可得到正确答案[^2]. #### 总结 本主要考察了对基本数据结构——链表的操作能力以及简单的数学运算技巧的应用。理解清楚目描述之后便能顺利解决问
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