【LeetCode热题100道笔记】两数相加

题目描述

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

思考

由于两个链表中的数字按逆序存储（表头对应个位，表尾对应高位），恰好与加法“从低位到高位”的计算顺序一致，因此可通过双指针同步遍历两链表，逐位相加对应节点的值，同时记录进位，最终构建出逆序的和链表。

算法过程

1. 初始化：创建哨兵节点（简化头节点处理），定义指针p1、p2分别指向两输入链表头节点，p指向哨兵节点（用于构建结果链表），add记录进位（初始为0）。
2. 边界处理：若任一链表为空，直接返回另一链表（无需相加）。
3. 逐位相加：当p1或p2未遍历完时，循环执行：
   • 若p1为空，仅处理p2：将p2.val加进位，结果链接着p2，移动p2。
   • 若p2为空，仅处理p1：将p1.val加进位，结果链接着p1，移动p1。
   • 若两者都不为空：p1.val加上p2.val和进位，结果链接着p1，同时移动p1和p2。
   • 移动p到结果链表当前尾节点，计算当前位实际值（对10取余）和新进位（大于9则为1，否则为0）。
4. 处理剩余进位：若遍历结束后仍有进位（add=1），在结果链表尾部新增值为add的节点。
5. 返回结果：返回哨兵节点的后继节点（即结果链表头节点）。

该算法时间复杂度为O(max(m,n))（m、n为两链表长度），空间复杂度为O(1)（不含结果链表存储）。

代码

/**
 * Definition for singly-linked list.
 * function ListNode(val, next) {
 *     this.val = (val===undefined ? 0 : val)
 *     this.next = (next===undefined ? null : next)
 * }
 */
/**
 * @param {ListNode} l1
 * @param {ListNode} l2
 * @return {ListNode}
 */
var addTwoNumbers = function(l1, l2) {
    let p1 = l1;
    let p2 = l2;

    if (!p1 || !p2) {
        return p1 ? p1 : p2;
    }

    let node = new ListNode(); // 哨兵节点
    let p = node, add = 0;
    while (p1 || p2) {
        if (!p1) {
            p2.val += add;
            p.next = p2;
            p2 = p2.next;
        } else if (!p2) {
            p1.val += add;
            p.next = p1;
            p1 = p1.next;
        } else {
            p1.val = p1.val + p2.val + add;
            p.next = p1;
            p1 = p1.next;
            p2 = p2.next;
        }
        p = p.next;
        if (p.val > 9) {
            add = 1;
            p.val = p.val % 10;
        } else {
            add = 0;
        }
    }

    if (add > 0) {
        p.next = new ListNode(add);
    }

    return node.next;
};