LeetCode高频算法面试题 - 002 - 两数相加

题目来源于 LeetCode 上第 2 号问题：两数相加。题目难度为 Medium，目前通过率为 33.9% 。

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。

image.png

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

题目解析

设立一个表示进位的变量carried，建立一个新链表，把输入的两个链表从头往后同时处理，每两个相加，将结果加上carried后的值作为一个新节点到新链表后面。

代码实现

tips: 以下代码是使用Go代码实现的不同解法, 文章最后可以看C++、C、Java、Python实现

1、循环遍历, 进行求和

/**
 * Definition for singly-linked list.
 * type ListNode struct {
 *     Val int
 *     Next *ListNode
 * }
 */
func addTwoNumbers(l1 *ListNode, l2 *ListNode) *ListNode {
    var carry int
    resultList := &ListNode{}
    current := resultList

    for{
        if l1 == nil && l2 == nil && carry == 0{
            break
        }

        if l1 != nil{
            carry += (*l1).Val
            l1 = l1.Next
        }

        if l2 != nil{
            carry += (*l2).Val
            l2 = l2.Next
        }

        node := ListNode{}

        if carry <= 9{
            node = ListNode{
                Val: carry,
            }
            carry = 0
        }else{
            node = ListNode{
                Val: carry - 10,
            }
            carry = 1
        }

        current.Next = &node
        current = &node
    }

    return resultList.Next
}

执行结果

image.png

2、改进方法, <font color=#FF000 >如果l1、l2长度差别很大, 就可以直接利用偏长链表后面的部分, 避免重复new Node节点</font>。

func addTwoNumbers(l1 *ListNode, l2 *ListNode) *ListNode {
    var carry int
    resultList := &ListNode{}
    current := resultList

    for{
        node := ListNode{}
        if l1 == nil && l2 == nil && carry == 0{
            break
        }

        if l1 != nil{
            if l2 == nil && carry == 0{
                current.Next = l1
                break
            }else{
                carry += (*l1).Val
                l1 = l1.Next
            }
        }

        if l2 != nil{
            if l1 == nil && carry == 0{
                current.Next = l2
                break
            }else{
                carry += (*l2).Val
                l2 = l2.Next
            }
        }

        if carry <= 9{
            node = ListNode{
                Val: carry,
            }
            carry = 0
        }else{
            node = ListNode{
                Val: carry - 10,
            }
            carry = 1
        }

        current.Next = &node
        current = &node
    }

    return resultList.Next
}

执行结果

image.png

3、方法三利用递归方法对两个array进行求和, 这里就不展开细讲了

其他语言版本

C++

/// 时间复杂度: O(n)
/// 空间复杂度: O(n)
/**
 * Definition for singly-linked list.
 * public class ListNode {
 *     int val;
 *     ListNode next;
 *     ListNode(int x) { val = x; }
 * }
 */
class Solution {
public:
    ListNode* addTwoNumbers(ListNode* l1, ListNode* l2) {

        ListNode *p1 = l1, *p2 = l2;
        ListNode *dummyHead = new ListNode(-1);
        ListNode* cur = dummyHead;
        int carried = 0;
        while(p1 || p2 ){
            int a = p1 ? p1->val : 0;
            int b = p2 ? p2->val : 0;
            cur->next = new ListNode((a + b + carried) % 10);
            carried = (a + b + carried) / 10;

            cur = cur->next;
            p1 = p1 ? p1->next : NULL;
            p2 = p2 ? p2->next : NULL;
        }

        cur->next = carried ? new ListNode(1) : NULL;
        ListNode* ret = dummyHead->next;
        delete dummyHead;
        return ret;
    }
};

执行结果

image.png

Java

class Solution {
    public ListNode addTwoNumbers(ListNode l1, ListNode l2) {
        ListNode dummyHead = new ListNode(0);
        ListNode cur = dummyHead;
        int carry = 0;

        while(l1 != null || l2 != null)
        {
            int sum = carry;
            if(l1 != null)
            {
                sum += l1.val;
                l1 = l1.next;
            }
            if(l2 != null)
            {
                sum += l2.val;
                l2 = l2.next;
            }
            // 创建新节点
            carry = sum / 10;
            cur.next = new ListNode(sum % 10);
            cur = cur.next;
    
        }
        if (carry > 0) {
            cur.next = new ListNode(carry);
        }
        return dummyHead.next;
    }
}

执行结果

image.png

Python

class Solution(object):
    def addTwoNumbers(self, l1, l2):
        res=ListNode(0)
        head=res
        carry=0
        while l1 or l2 or carry!=0:
            sum=carry
            if l1:
                sum+=l1.val
                l1=l1.next
            if l2:
                sum+=l2.val
                l2=l2.next
            # set value
            if sum<=9:
                res.val=sum
                carry=0
            else:
                res.val=sum%10
                carry=sum//10
            # creat new node
            if l1 or l2 or carry!=0:
                res.next=ListNode(0)
                res=res.next
        return head

执行结果

image.png

几种语言运行效果对比

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