数据结构与算法 -- 返回两个链表的相交的第一个节点

总体思路

• 1.首先是判断两个链表是否有环，有的话返回其环的入口 没有返回null
• 2.一共两种情况 （1）两个无环链表相交（2）两个有环链表相交 （至于为啥没有一个有环一个没环的相交 因为我们的是单链表）
  • 其中两个有环链表相交又分为三种情况：
    

先总结下涉及到的小知识点：

（1）求单链表是否有环 如果有环，返回环入口的第一个节点否则返回null

• 细节思路：利用快慢指针做，快的一次两步慢的一次一步，快慢相交后，快从头指针开始走，一次改为一步，快慢同时开始走，相遇的就是环的第一个节点（你也可以用哈希表，就是费空间）

（2）求两个无环单链表是否相交，相交返回第一个相交的节点否则返回null

• 细节思路：先求两个链表大小的差值，长的那个先走到跟短的一样长后，开始一起走，相遇到就是返回，到头了返回null

（3）两个有环单链表是否相交，相交返回第一个相交的几节点，否则返回null

• 细节思路：见图 对于两个链表的第一个入环节点相同的情况（其实比较的是第一个入环节点的内存地址是否相同）直接转化为求两个无环链表第一个相交的节点的情况

• 细节思路：对于两个链表的第一个入环节点不相同的情况，则从第一个链表的入环节点的下一个节点开始走，如果碰到了第二个链表的入环节点，那么，返回第一个链表或者第二个链表的入环节点均可，因为都是第一个，只是跟原先的链表的距离不同而已。如果走完没找到 那么就是图中的第一种情况了，直接返回null。

• 首先 让我们看一下实现总体功能的函数（就是我们直接调用的函数）：

public static Node getIntersectNode(Node head1, Node head2){
        // 1.首先是判断两个链表是否有环，有的话返回其环的入口 没有返回null
        // 2.一共两种情况 （1）两个无环链表相交（2）两个有环链表相交
        // 至于为啥没有一个有环一个没环的 相交 因为我们的是单链表
        if(head1 == null || head2 == null){
            return null;
        }
        //1.先求两个节点的入环节点
        Node loop1 = getLoopNode(head1);
        Node loop2 = getLoopNode(head2);

        if(loop1 == null && loop2 == null){
            return noLoop(head1, head2);
        }

        if (loop1 != null && loop2 != null){
            return bothLoop(head1, loop1, head2, loop2);
        }
        return null;
    }

• 下面是求单链表是否有环的代码：

    //给一个链表 返回其入环第一个节点
    public static Node getLoopNode(Node head){
        //首先是最少三个节点才能成环
        if(head == null || head.next == null || head.next.next == null){
            return null;
        }

        Node slow = head.next;
        Node first = head.next.next;
        while (first != slow){
            if(first.next == null || first.next.next == null){
                return null;
            }
            first = first.next.next;
            slow = slow.next;
        }
        first = head;
        while (first != slow){
            first = first.next;
            slow = slow.next;
        }
        return first;
    }

• 下面是求两个无环单链表是否相交的代码：

//这是求 两个无环链表相交的第一个节点
    public static Node noLoop(Node head1, Node head2){
        int len1 = 0;
        int len2 = 0;
        Node cur1 = head1;
        Node cur2 = head2;
        while (head1 != null){
            len1++;
            head1 = head1.next;
        }
        while (head2 != null){
            len2++;
            head2 = head2.next;
        }
        int n = len1 - len2;
        if(n > 0){
            while (n > 0){
                n--;
                cur1 = cur1.next;
            }
            while (cur1 != null){
                if(cur1 == cur2){
                    return cur1;
                }
                cur1 = cur1.next;
                cur2 = cur2.next;
            }
            return null;
        }else if(n < 0){
            n = Math.abs(n);
            while (n > 0){
                n--;
                cur2 = cur2.next;
            }
            while (cur1 != null){
                if(cur1 == cur2){
                    return cur1;
                }
                cur1 = cur1.next;
                cur2 = cur2.next;
            }
            return null;
        }else{
            while (cur1 != null){
                if(cur1 == cur2){
                    return cur1;
                }
                cur1 = cur1.next;
                cur2 = cur2.next;
            }
            return null;
        }
    }

• 下面是求有环单链表是否相交的代码：

 //（2）两个有环链表相交 一共三种情况：
    // 1.无交点
    // 2.两个环的交点是一个
    // 3.两个环的交点不是一个
    public static Node bothLoop(Node head1, Node loop1, Node head2, Node loop2){
        Node cur1 = null;
        Node cur2 = null;
        int n1 = 0;
        int n2 = 0;

        //第2种情况
        if(loop1 == loop2){
            cur1 = head1;
            cur2 = head2;
            while (cur1 != loop1){
                n1++;
                cur1 = cur1.next;
            }
            while (cur2 != loop2){
                n2++;
                cur2 = cur2.next;
            }
            int n3 = n1 - n2;
            cur1 = head1;
            cur2 = head2;
            if(n3 > 0){
                while (n3 > 0){
                    n3--;
                    cur1 = cur1.next;
                }
                while (cur1 != loop1){
                    if(cur1 == cur2){
                        return cur1;
                    }
                    cur1 = cur1.next;
                    cur2 = cur2.next;
                }
                return cur1;
            }else if(n3 < 0){
                n3 = Math.abs(n3);
                while (n3 > 0){
                    n3--;
                    cur2 = cur2.next;
                }
                while (cur1 != loop2){
                    if(cur1 == cur2){
                        return cur1;
                    }
                    cur1 = cur1.next;
                    cur2 = cur2.next;
                }
                return cur1;
            }else {
                while (cur1 != loop1){
                    if(cur1 == cur2){
                        return cur1;
                    }
                    cur1 = cur1.next;
                    cur2 = cur2.next;
                }
                return cur1;
            }
        } else{
            Node p = loop1.next;
            while (p != loop1){
                if(p == loop2){
                    return loop1;
                }
                p = p.next;
            }
            return null;
        }
    }

• 最后是我们的主函数，就是测试函数：

public static void main(String[] args) {
        // 1->2->3->4->5->6->7->null
        Node head1 = new Node(1);
        head1.next = new Node(2);
        head1.next.next = new Node(3);
        head1.next.next.next = new Node(4);
        head1.next.next.next.next = new Node(5);
        head1.next.next.next.next.next = new Node(6);
        head1.next.next.next.next.next.next = new Node(7);

        // 0->9->8->6->7->null
        Node head2 = new Node(0);
        head2.next = new Node(9);
        head2.next.next = new Node(8);
        head2.next.next.next = head1.next.next.next.next.next; // 8->6
        System.out.println(getIntersectNode(head1, head2).value);

        System.out.println(noLoop(head1, head2).value);


        // 1->2->3->4->5->6->7->4...
        head1 = new Node(1);
        head1.next = new Node(2);
        head1.next.next = new Node(3);
        head1.next.next.next = new Node(4);
        head1.next.next.next.next = new Node(5);
        head1.next.next.next.next.next = new Node(6);
        head1.next.next.next.next.next.next = new Node(7);
        head1.next.next.next.next.next.next = head1.next.next.next; // 7->4



        // 0->9->8->2...
        head2 = new Node(0);
        head2.next = new Node(9);
        head2.next.next = new Node(8);
        head2.next.next.next = head1.next; // 8->2
        System.out.println(getIntersectNode(head1, head2).value);

        // 0->9->8->6->4->5->6..
        head2 = new Node(0);
        head2.next = new Node(9);
        head2.next.next = new Node(8);
        head2.next.next.next = head1.next.next.next.next.next; // 8->6
        System.out.println(getIntersectNode(head1, head2).value);

    }