算法:两数相加(add-two-numbers)。

布满荆棘的人生 2023-02-22 10:59 123阅读 0赞

题目描述

给出两个 非空 的链表用来表示两个非负的整数。其中,它们各自的位数是按照 逆序 的方式存储的,并且它们的每个节点只能存储 一位 数字。

如果,我们将这两个数相加起来,则会返回一个新的链表来表示它们的和。

您可以假设除了数字 0 之外,这两个数都不会以 0 开头。

示例

  1. 输入:(2 -> 4 -> 3) + (5 -> 6 -> 4)
  2. 输出:7 -> 0 -> 8
  3. 原因:342 + 465 = 807

方法:初等数学

思路

我们使用变量来跟踪进位,并从包含最低有效位的表头开始模拟逐位相加的过程。

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上图,对两数相加方法的可视化: 342 + 465 = 807,每个结点都包含一个数字,并且数字按位逆序存储。

算法

就像你在纸上计算两个数字的和那样,我们首先从最低有效位也就是列表 l1和 l2 的表头开始相加。由于每位数字都应当处于 0…9 的范围内,我们计算两个数字的和时可能会出现 “溢出”。例如,5 + 7 = 12。在这种情况下,我们会将当前位的数值设置为 22,并将进位 carry = 1 带入下一次迭代。进位 carry 必定是 0 或 1,这是因为两个数字相加(考虑到进位)可能出现的最大和为 9+9+1=19。

伪代码如下

  • 将当前结点初始化为返回列表的哑结点。
  • 将进位 carry 初始化为 0。
  • 将 p 和 q 分别初始化为列表 l1 和 l2 的头部。
  • 遍历列表 l1 和 l2 直至到达它们的尾端。

    1. a、将 x 设为结点 p 的值。如果 p 已经到达 l1 的末尾,则将其值设置为 0
    2. b、将 y 设为结点 q 的值。如果 q 已经到达 l2 的末尾,则将其值设置为 0
    3. c、设定 sum=x+y+carry
    4. d、更新进位的值,carry=sum/10
    5. e、创建一个数值为 (sum mod 10) 的新结点,并将其设置为当前结点的下一个结点,然后将当前结点前进到下一个结点。
    6. f、同时,将 p q 前进到下一个结点。
  • 检查 carry = 1 是否成立,如果成立,则向返回列表追加一个含有数字 11 的新结点。

  • 返回哑结点的下一个结点。

请注意,我们使用哑结点来简化代码。如果没有哑结点,则必须编写额外的条件语句来初始化表头的值。

请特别注意以下情况:






















测试用例 说明
l1=[0,1],l2=[0,1,2] 当一个列表比另一个列表长时
l1=[],l2=[0,1] 当一个列表为空时,即出现空列表
l1=[9,9],l2=[1] 求和运算最后可能出现额外的进位,这一点很容易被遗忘
  1. /**
  2. * Definition for singly-linked list.
  3. * public class ListNode {
  4. * int val;
  5. * ListNode next;
  6. * ListNode(int x) { val = x; }
  7. * }
  8. */
  9. public ListNode addTwoNumbers(ListNode l1, ListNode l2) {
  10. ListNode dummyHead = new ListNode(0);
  11. ListNode p = l1, q = l2, curr = dummyHead;
  12. int carry = 0;
  13. while (p != null || q != null) {
  14. int x = (p != null) ? p.val : 0;
  15. int y = (q != null) ? q.val : 0;
  16. int sum = carry + x + y;
  17. carry = sum / 10;
  18. curr.next = new ListNode(sum % 10);
  19. curr = curr.next;
  20. if (p != null) p = p.next;
  21. if (q != null) q = q.next;
  22. }
  23. if (carry > 0) {
  24. curr.next = new ListNode(carry);
  25. }
  26. return dummyHead.next;
  27. }

复杂度分析

  • 时间复杂度:O(max(m,n)),假设 m 和 n 分别表示 l1 和 l2 的长度,上面的算法最多重复 max(m,n) 次。
  • 空间复杂度:O(max(m,n)), 新列表的长度最多为 max(m,n)+1。

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