初探每日算法题之37：相交链表巧解，揭秘双指针的奥秘

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2023-09-13 01:02:24

引言

算法是计算机科学的基础，也是面试和编码实践的重要考察内容。每日算法题系列旨在通过每天一道算法题的讲解和练习，帮助读者巩固算法基础，提升算法能力，为面试和编码实践做好准备。

题目

今日的题目是37：相交链表。题目如下：

给定两个链表的头节点headA和headB，判断两个链表是否相交，并返回相交节点。如果两个链表不相交，返回null。

解决方案

对于本题，我们可以使用双指针法来解决。双指针法是一种经典的算法设计技巧，特别适合解决链表问题。双指针法的基本思想是：使用两个指针同时遍历两个链表，如果两个链表相交，则这两个指针最终会相遇。

具体来说，我们可以先计算两个链表的长度。然后，让较长链表的指针先走若干步，使两个链表的长度相等。然后，让两个指针同时从链表头开始走，如果它们相遇，则两个链表相交，相遇点即为相交节点。否则，两个链表不相交。

以下是双指针法的详细实现步骤：

计算两个链表的长度。
让较长链表的指针先走若干步，使两个链表的长度相等。
让两个指针同时从链表头开始走。
如果两个指针相遇，则两个链表相交，相遇点即为相交节点。
否则，两个链表不相交。

代码实现

def get_intersection_node(headA, headB):
  """
  判断两个链表是否相交，并返回相交节点。如果两个链表不相交，返回null。

  Args:
    headA: 链表A的头节点。
    headB: 链表B的头节点。

  Returns:
    相交节点，如果两个链表不相交，返回null。
  """

  # 计算两个链表的长度
  len_a = get_length(headA)
  len_b = get_length(headB)

  # 让较长链表的指针先走若干步，使两个链表的长度相等
  if len_a > len_b:
    headA = advance_pointer(headA, len_a - len_b)
  elif len_b > len_a:
    headB = advance_pointer(headB, len_b - len_a)

  # 让两个指针同时从链表头开始走
  while headA and headB:
    if headA == headB:
      return headA
    headA = headA.next
    headB = headB.next

  # 如果两个指针没有相遇，则两个链表不相交
  return None


def get_length(head):
  """
  计算链表的长度。

  Args:
    head: 链表的头节点。

  Returns:
    链表的长度。
  """

  length = 0
  while head:
    length += 1
    head = head.next
  return length


def advance_pointer(head, steps):
  """
  让链表的指针先走若干步。

  Args:
    head: 链表的头节点。
    steps: 需要走的步数。

  Returns:
    走过steps步后的链表节点。
  """

  while steps > 0:
    head = head.next
    steps -= 1
  return head