2. 兩數相加(LeetCode 題解)

題目描述

給定兩個非空鏈表來表示兩個非負整數。位數按照逆序方式存儲,它們的每個節點只存儲單個數字。將兩數相加返回一個新的鏈表。

你可以假設除了數字 0 之外,這兩個數字都不會以零開頭。

示例:

輸入:(2 -> 4 -> 3) + (5 -> 6 -> 4)

輸出:7 -> 0 -> 8

原因:342 + 465 = 807

解決方案

直覺

我們使用變量來跟蹤進位,並從包含最低有效位的表頭開始模擬逐位相加的過程。

2. 兩數相加(LeetCode 題解)

圖1,對兩數相加方法的可視化:342 + 465 = 807,每個節點都包含一個數字,並且數字按位逆序存儲。

算法

就像你在紙上計算兩個數字的和那樣,我們首先從最低有效位也就是列表 l1 和 l2 的表頭開始相加。由於每位數字都應當處於 0…9 的範圍內,我們計算兩個數字的和時可能會出現 “溢出”。例如,5 + 7 = 12。在這種情況下,我們會將當前位的數值設置為 2,並將進位 carry = 1 帶入下一次迭代。進位 carry 必定是 0 或 1,這是因為兩個數字相加(考慮到進位)可能出現的最大和為 9 + 9 + 1 = 19。

偽代碼如下:

將當前節點初始化為返回列表的啞節點。

將進位 carry 初始化為 0。

將 p 和 q 分別初始化為列表 l1 和 l2 的頭部。

遍歷列表 l1 和 l2 直至到達它們的尾端。

- - 將 x 設為節點 p 的值。如果 p 已經到達 l1 的末尾,則將其值設置為 0。

- - 將 y 設為節點 q 的值。如果 q 已經到達 l2 的末尾,則將其值設置為 0。

- - 設定 sum = x + y + carry。

- - 更新進位的值,carry = sum/10。

- - 創建一個數值為 (sum mod 10) 的新節點,並將其設置為當前節點的下一個節點,然後將當前節點前進到下一個節點。

- - 同時,將 p 和 q 前進到下一個節點。

檢查 carry = 1 是否成立,如果成立,則向返回列表追加一個含有數字 1 的新節點。

返回啞節點的下一個節點。

請注意,我們使用啞節點來簡化代碼。如果沒有啞節點,則必須編寫額外的條件語句來初始化表頭的值。

請特別注意以下情況:

測試用例:

l1 = [0, 1]

l2 = [0, 1, 2]

說明:

當一個列表比另一個列表長時。


測試用例:

l1 = []

l2 = [0, 1]

說明:

當一個列表為空時,即出現空列表。


測試用例:

l1 = [9, 9]

l2 = [1]

說明:

求和運算最後可能出現額外的進位,這一點很容易被遺忘

2. 兩數相加(LeetCode 題解)

複雜度分析

  • 時間複雜度:O(max(m, n)),假設 m 和 n 分別表示 l1 和 l2 的長度,上面的算法最多重複 max(m, n) 次。
  • 空間複雜度:O(max(m, n)), 新列表的長度最多為 max(m, n) + 1。

拓展

如果鏈表中的數字不是按逆序存儲的呢?例如:

(3 → 4 → 2) + (4 → 6 → 5) = 8 → 0 → 7


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