算法实现----链表（四）

两个单链表相交的一些问题

描述：在本题中，单链表可能有环，也可能无环。给定两个单链表的头节点head1和head2，这两个链表可能相交，也可能不相交。请实现一个函数，如果两个链表相交，请返回相交的第一个节点；如果不相交，返回null即可。
要求：如果链表1的长度为N，链表2的长度为M，时间复杂度请达到O（N+M），额外空间复杂度请达到O（1）.

public class GetIntersectNode {
	/*描述：在本题中，单链表可能有环，也可能无环。
	*      	给定两个单链表的头节点head1和head2，这两个链表可能相交，也可能不相交。
	*		请实现一个函数，如果两个链表相交，请返回相交的第一个节点；如果不相交，返回null即可。
  	**要求：如果链表1的长度为N，链表2的长度为M，时间复杂度请达到O（N+M），额外空间复杂度请达到O（1）。
  	*/
	public static void main(String[] args) {
		//测试用例
	}
	
	public static Node getIntersectNode(Node head1,Node head2) {
		if(head1 == null || head2 == null) {
			return null;
		}
		//1.首先需要先判断两个链表中是否有环,调用方法返回入环节点;如果链表无环，则返回null
		Node node1LoopNode = getLoopNode(head1);
		Node node2LoopNode = getLoopNode(head2);
		
		//2.此时需要分类讨论，分为两个都有环，一个有环一个无环，两个都无环，三种情况
		
		//3.两个都无环,先判断两个链表的尾节点是否相同，并记录链表长度。
		//不相同则不相交，相同则相交；再让长链表指针先走，后两个指针一起走，相交的节点即可找到。
		if(node1LoopNode == null && node2LoopNode == null) {
			return noLoop(head1, head2);
		}
		
		//4.两个链表都有环
		if(node1LoopNode != null && node2LoopNode != null) {
			return bothLoop(head1,node1LoopNode, head2,node2LoopNode);
		}
		
		//5.一个有环，一个无环，不可能相交
		return null;
	}
	
	/*思路：一个快指针，一次走两步，一个慢指针一次走一步，
		当快指针走到null时则说明链表无环；若两个指针相遇，
		则说明该链表有环。
		此时再创建一个慢指针从头节点和当前慢指针同时出发，两个
		慢指针相遇的地方即为入环节点。
	*/
	//获得入环节点，若无环则返回null
	public static Node getLoopNode(Node head) {
		if(head.next == null || head.next.next != null) {
			return null;
		}
		Node slow = head.next;
		Node fast = head.next.next;
		while(fast.next != null && fast.next.next != null) {
			if(fast == slow) {
				fast = head;
				while(fast != slow) {
					fast = fast.next;
					slow = slow.next;
				}
				return slow;
			}
			fast = fast.next.next;
			slow = slow.next;
		}
		return null;
	}
	
	//两个链表都无环，返回相交节点
	public static Node noLoop(Node head1, Node head2) {
		int len1 = 1;
		int len2 = 1;
		Node cur1 = head1;
		Node cur2 = head2;
		while(cur1.next != null) {
			len1++;
			cur1 = cur1.next;
		}
		while(cur2.next != null) {
			len2++;
			cur2 = cur2.next;
		}
		
		if(cur1 != cur2) {
			return null;
		}
		
		cur1 = len1 >= len2?head1:head2;
		cur2 = len1 >= len2?head2:head1;
		
		for(int i = 1;i <= Math.abs(len1 - len2);i++) {
			cur1 = cur1.next;
		}
		
		while(cur1 != cur2) {
			cur1 = cur1.next;
			cur2 = cur2.next;
		}
		
		return cur1;
	}
	
	//两个链表都有环，返回两链表第一个相交节点；若不相交返回null。
//	有三种情况
	public static Node bothLoop(Node head1, Node loop1, Node head2, Node loop2) {
		//第一种情况
		if(loop1 == loop2) {
			int len1 = 1;
			int len2 = 1;
			Node cur1 = head1;
			Node cur2 = head2;
			while(cur1.next != loop1) {
				len1++;
				cur1 = cur1.next;
			}
			while(cur2.next != loop2) {
				len2++;
				cur2 = cur2.next;
			}
			
			cur1 = len1 >= len2?head1:head2;
			cur2 = len1 >= len2?head2:head1;
			
			for(int i = 1;i <= Math.abs(len1 - len2);i++) {
				cur1 = cur1.next;
			}
			
			while(cur1 != cur2) {
				cur1 = cur1.next;
				cur2 = cur2.next;
			}
			
			return cur1;
		}
		
		//第二种情况
		Node cur1 = loop1.next;
		while(cur1 != loop1) {
			if(cur1 == loop2) {
				//or  return loop2;
				return loop1;
			}
			cur1 = cur1.next;
		}
		//第三种情况
		return null;
	}

}