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突破自我,掌握 LeetCode 2 的链表技巧,轻松解题!

前端

链表加法:轻松解决 LeetCode 2

在算法题目的世界中,链表加法一直是一道备受推崇的经典题目,其考察了链表的基本操作和算法思想。解决这道题目需要扎实的链表基础和一定的算法思维。本篇博客将深入剖析 LeetCode 2 的解题思路,带你轻松掌握链表加法的精髓。

题目解析

LeetCode 2 的题目如下:

给你两个非空的链表,表示两个非负整数。它们每位数字都是按照逆序存储的,每个节点包含一个数字。请你将这两个数字相加,并以相同格式返回一个表示和的链表。

你可以假设除了数字 0 之外,这两个数字都不会以零开头。

解题思路

解决链表加法问题的核心在于逐个比较链表节点,并计算它们的和。具体而言,可以采用以下思路:

  1. 初始化进位: 设置一个进位变量 carry,表示从前一位加法中产生的进位。
  2. 逐位相加: 从两个链表的头结点开始,逐个比较节点的值,并计算它们的和。
  3. 处理进位: 如果和小于 10,则将和直接添加到结果链表中。如果和小于或等于 10,则将和减去 10,并在结果链表中插入一个新节点,其值为 1。
  4. 遍历链表: 重复上述步骤,直到两个链表均遍历完毕。
  5. 处理剩余进位: 如果存在进位,则在结果链表的头部插入一个新节点,其值为进位。

代码实现

基于上述解题思路,可以用以下代码实现链表加法:

public ListNode addTwoNumbers(ListNode l1, ListNode l2) {
    ListNode dummy = new ListNode(0);  // 虚拟头节点
    ListNode curr = dummy;  // 当前节点指针
    int carry = 0;  // 进位

    // 遍历两个链表
    while (l1 != null || l2 != null || carry != 0) {
        int sum = (l1 == null ? 0 : l1.val) + (l2 == null ? 0 : l2.val) + carry;
        carry = sum / 10;
        curr.next = new ListNode(sum % 10);
        curr = curr.next;
        l1 = l1 == null ? null : l1.next;
        l2 = l2 == null ? null : l2.next;
    }

    return dummy.next;
}

复杂度分析

  • 时间复杂度:O(max(m, n)),其中 m 和 n 分别是两个链表的长度。
  • 空间复杂度:O(max(m, n)),因为结果链表的长度不会超过两个链表中较长的那个。

进阶优化

对于大规模数据集,可以采用滑动窗口的优化策略,将时间复杂度降低至 O(n)。

常见问题解答

  1. 如何处理空链表?
    对于空链表,可以视为其值为 0。

  2. 如何处理负数?
    本题目并未涉及负数。

  3. 如何判断结果链表中是否存在前置零?
    如果结果链表的头结点的值为 0,则表示存在前置零。

  4. 如何提高算法效率?
    可以使用滑动窗口优化策略或并行计算。

  5. 本题目的其他变体有哪些?

    • 将两个链表相减
    • 将链表转换为数字

总结

链表加法是一道经典的算法题目,其考察了链表的基本操作和算法思维。通过理解上述解题思路和代码实现,相信你已经掌握了链表加法的精髓。欢迎在评论区留言交流你的想法或问题。