【腾讯面试题】-判断两个单链表是否相交并求出相交的第一结点(转)

本文探讨了两个单链表是否相交的问题,并给出了两种不同的算法解决方案。首先介绍了通过比较两个链表尾节点来判断是否相交的方法,其次提出了利用快慢指针寻找相交点的策略。

腾讯面试时的技术面试官喜欢问关于算法的问题。

问题描述

判断两个单链表是否相交,如果相交,给出相交的第一个点(假设两个链表都不存在环)。相交的链表示意图如下所示。 
这里写图片描述

解题思路

方法一

两个没有环的链表如果是相交于某一结点,如上图所示,这个结点后面都是共有的。所以如果两个链表相交,那么两个链表的尾结点的地址也是一样的。程序实现时分别遍历两个单链表,直到尾结点。判断尾结点地址是否相等即可。时间复杂度为O(L1+L2)。 
如何找到第一个相交结点?判断是否相交的时候,记录下两个链表的长度,算出长度差len,接着先让较长的链表遍历len个长度,然后两个链表同时遍历,判断是否相等,如果相等,就是第一个相交的结点。

方法二

另外一个方法则是将一个链表首尾相接,然后判断另外一个链表是否有环,如果有环,则两个链表相交。那么求第一个交点则求出有环的的那个链表的环结点即是。

代码实现

方法一

void Is_2List_Intersect(LinkList L1, LinkList L2) {
    if (L1 == NULL || L2 == NULL) {
        exit(ERROR);
    }
    LinkList p = L1;
    LinkList q = L2;
    int L1_length = 0;
    int L2_length = 0;
    int len = 0;

    while (p->next) {
        L1_length ++;
        p = p->next;
    }
    while (q->next) {
        L2_length ++;
        q = q->next;
    }



    printf("p: = %d\n", p);
    printf("q: = %d\n", q);

    printf("L1_length: = %d\n", L1_length);
    printf("L2_length: = %d\n", L2_length);



    if (p == q) {
        printf(" 相交\n");

        /*p重新指向短的链表 q指向长链表*/
        if (L1_length > L2_length) {
            len = L1_length - L2_length;
            p = L2->next;
            q = L1->next;
        }
        else {
            len = L2_length - L1_length;
            p = L1->next;
            q = L2->next;
        }

        while (len) {
            q = q->next;
            len--;
        }
        while (p != q) {
            p = p->next;
            q = q->next;
        }
        printf("相交的第一个结点是:%d\n", p->data );

    }

    else {
        printf("不相交 \n");
    }

}
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方法二

int Is_ListLoop(LinkList L) {
    LinkList fast, slow;
    if (L == NULL || L->next == NULL) {
        exit(ERROR);
    }

    fast = slow = L;

    while (fast->next != NULL && fast->next->next != NULL) {
        slow = slow->next;
        fast = fast->next->next;
        if (fast == slow) {

            return TRUE;
        }
    }


    return FALSE;

}


int Find_Loop(LinkList L) {
    LinkList fast, slow;

    if (L == NULL || L->next == NULL) {
        exit(ERROR);
    }

    fast = slow = L;

    while (fast->next != NULL && fast->next->next != NULL) {
        slow = slow->next;
        fast = fast->next->next;
        if (fast == slow) {

            break;
        }
    }

    slow = L;
    while (fast != slow) {
        slow = slow->next;
        fast   = fast->next;
    }
    printf("%d\n", slow->data );

    return TRUE;

}

void Is_2List_Intersect2(LinkList L1, LinkList L2) {
    if (L1 == NULL || L2 == NULL) {
        exit(ERROR);
    }
    LinkList p = L1;
    LinkList q = L2;

    while (p->next) {
        p = p->next;
    }

    p->next = L1->next;

    if(Is_ListLoop(L2)){
        printf("相交\n");
        printf("相交的第一个结点是:");
        Find_Loop(L2);
    }
    else{
        printf("不相交\n");
    }


}
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测试代码

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <time.h>

#define  OK  1
#define ERROR 0
#define TRUE 1
#define FALSE 0

typedef struct Node {
    int data;
    struct Node *next;
} Node, *LinkList;

int seed;
/*随机产生n个元素的带表头的单链表(头插法)*/
void CreatList_Head(LinkList *L, int n) {
    int i;
    LinkList p;
    seed = seed + 1;
    srand(seed);

    (*L) = (LinkList)malloc(sizeof(Node));
    if (!(*L)) {
        exit(ERROR);
    }

    (*L)->next = NULL;

    for (i = 0; i < n; i++) {
        p = (LinkList)malloc(sizeof(Node));
        if (!p) {
            exit(ERROR);
        }
        p->data = rand() % 100 + 1;
        p->next = (*L)->next;
        (*L)->next = p;
    }
}

/*随机产生n个元素的带表头的单链表(尾插法)*/
void CreatList_Tail(LinkList *L, int n) {
    LinkList p, r;
    int i;

    srand(time(0));

    (*L) = (LinkList)malloc(sizeof(Node));
    if (!(*L)) {
        exit(ERROR);
    }
    r = (*L);

    for (i = 0; i < n; i++) {
        p = (LinkList)malloc(sizeof(Node));
        if (!p) {
            exit(ERROR);
        }
        p->data = rand() % 100 + 1;
        r->next = p;
        r = p;
    }

    r->next = NULL;
}

void Print_List(LinkList L) {
    LinkList p;
    if (!L) {
        exit(ERROR);
    }

    p = L->next;
    while (p) {
        printf("%d   ", p->data);
        printf("address : %d \n", p);
        p = p->next;
    }

    printf("\n");
}

void Print_List2(LinkList L) {
    LinkList p;
    if (!L) {
        exit(ERROR);
    }

    p = L->next;
    while (p) {
        printf("%d ", p->data);
        p = p->next;
    }

    printf("\n");
}

void Clear_List(LinkList *L) {
    LinkList p, q;
    if ((*L) == NULL)
        exit(ERROR);

    p = (*L)->next;
    while (p) {
        q = p->next;
        free(p);
        p = q;
    }

    (*L)->next = NULL;
}

void Print_List_noHead(LinkList L) {
    LinkList p;
    if (!L) {
        exit(ERROR);
    }

    p = L;
    while (p) {
        printf("%d ", p->data);
        p = p->next;
    }

    printf("\n");
}



int Creat_ListLoop(LinkList *L, int n, int loop_index) {

    LinkList p, r, q;
    int i;

    srand(time(0));

    (*L) = (LinkList)malloc(sizeof(Node));
    if (!(*L)) {
        exit(ERROR);
    }
    r = (*L);

    for (i = 0; i < n; i++) {
        p = (LinkList)malloc(sizeof(Node));
        if (!p) {
            exit(ERROR);
        }
        p->data = rand() % 100 + 1;
        r->next = p;
        r = p;
        if (i == (loop_index - 1))
            q = r;
    }

    r->next = q;

}

void Print_List_Loop(LinkList L, int n) {
    LinkList p;
    int i;
    if (!L) {
        exit(ERROR);
    }

    p = L->next;
    for (i = 0; i < n; i++) {
        printf("%d ", p->data);
        p = p->next;
    }

    printf("\n");
}

int Is_ListLoop(LinkList L) {
    LinkList fast, slow;
    if (L == NULL || L->next == NULL) {
        exit(ERROR);
    }

    fast = slow = L;

    while (fast->next != NULL && fast->next->next != NULL) {
        slow = slow->next;
        fast = fast->next->next;
        if (fast == slow) {

            return TRUE;
        }
    }


    return FALSE;

}


int Find_Loop(LinkList L) {
    LinkList fast, slow;

    if (L == NULL || L->next == NULL) {
        exit(ERROR);
    }

    fast = slow = L;

    while (fast->next != NULL && fast->next->next != NULL) {
        slow = slow->next;
        fast = fast->next->next;
        if (fast == slow) {

            break;
        }
    }

    slow = L;
    while (fast != slow) {
        slow = slow->next;
        fast   = fast->next;
    }
    printf("%d\n", slow->data );

    return TRUE;

}

void Is_2List_Intersect(LinkList L1, LinkList L2) {
    if (L1 == NULL || L2 == NULL) {
        exit(ERROR);
    }
    LinkList p = L1;
    LinkList q = L2;
    int L1_length = 0;
    int L2_length = 0;
    int len = 0;

    while (p->next) {
        L1_length ++;
        p = p->next;
    }
    while (q->next) {
        L2_length ++;
        q = q->next;
    }



    printf("p: = %d\n", p);
    printf("q: = %d\n", q);

    printf("L1_length: = %d\n", L1_length);
    printf("L2_length: = %d\n", L2_length);



    if (p == q) {
        printf(" 相交\n");

        /*p重新指向短的链表 q指向长链表*/
        if (L1_length > L2_length) {
            len = L1_length - L2_length;
            p = L2->next;
            q = L1->next;
        }
        else {
            len = L2_length - L1_length;
            p = L1->next;
            q = L2->next;
        }

        while (len) {
            q = q->next;
            len--;
        }
        while (p != q) {
            p = p->next;
            q = q->next;
        }
        printf("相交的第一个结点是:%d\n", p->data );

    }

    else {
        printf("不相交 \n");
    }

}

void Is_2List_Intersect2(LinkList L1, LinkList L2) {
    if (L1 == NULL || L2 == NULL) {
        exit(ERROR);
    }
    LinkList p = L1;
    LinkList q = L2;

    while (p->next) {
        p = p->next;
    }

    p->next = L1->next;

    if(Is_ListLoop(L2)){
        printf("相交\n");
        printf("相交的第一个结点是:");
        Find_Loop(L2);
    }
    else{
        printf("不相交\n");
    }


}

int main(int argc, char const *argv[])
{
    LinkList L1 , L2, L3, L4;

    LinkList p, q;

    CreatList_Head(&L1, 8);

    CreatList_Head(&L2, 5);

    /*将L2尾结点指向L1的第4个结点处,构造相交链表*/
    p = L2;

    while (p->next)
        p = p->next;

    q = L1;
    for (int i = 0; i < 4; i ++)
        q = q->next;
    p->next = q;

    Print_List(L1);
    Print_List(L2);

    Is_2List_Intersect(L1, L2);
    Is_2List_Intersect2(L1, L2);

    CreatList_Head(&L3, 5);
    CreatList_Head(&L4, 5);
    Print_List(L3);
    Print_List(L4);
    Is_2List_Intersect(L3, L4);
    Is_2List_Intersect2(L3, L4);
    return 0;
}
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  • 348

结果输出

93   address : 14678144 
87   address : 14678112 
36   address : 14678080 
94   address : 14678048 
16   address : 14678016 
78   address : 14677984 
87   address : 14677952 
84   address : 14677920 

62   address : 14678336 
76   address : 14678304 
89   address : 14678272 
20   address : 14678240 
91   address : 14678208 
94   address : 14678048 
16   address : 14678016 
78   address : 14677984 
87   address : 14677952 
84   address : 14677920 

p: = 14677920
q: = 14677920
L1_length: = 8
L2_length: = 10
 相交
相交的第一个结点是:94
相交
相交的第一个结点是:94
26   address : 14678528 
41   address : 14678496 
69   address : 14678464 
86   address : 14678432 
47   address : 14678400 

64   address : 14678720 
27   address : 14678688 
75   address : 14678656 
84   address : 14678624 
2   address : 14678592 

p: = 14678400
q: = 14678592
L1_length: = 5
L2_length: = 5
不相交 
不相交

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