LeetCode.2-两个数字相加(Add Two Numbers)

Posted 2021-12-14 xiaochuan94

这是悦乐书的第340次更新，第364篇原创

01 看题和准备

今天介绍的是LeetCode算法题中Medium级别的第1题（顺位题号是2）。给定两个非空链表，表示两个非负整数。 数字以相反的顺序存储，每个节点包含一个数字。将两个数字相加并将其作为链表返回。你可以假设这两个数字不包含任何前导零，除了数字0本身。例如：

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

本次解题使用的开发工具是eclipse，jdk使用的版本是1.8，环境是win7 64位系统，使用Java语言编写和测试。

02 第一种解法

计算链表的节点值之和，包含以下两种情况：

• 进位。两个节点值相加大于等于10后，会产生进位问题，需要将进位产生的数加到下一轮计算上去。如果是在最后一次计算产生进位，结果链表需要增加一个next节点。

• 两链表的长度不相等时，可能会有一个链表先遍历完节点，而另外一个还剩下许多节点没遍历，因此在遍历的循环条件处，判空是或的关系，直到两个链表的节点都遍历完，才结束循环。

在此解法中，我们使用一个新的链表(头节点值为0)作为结果链表，使用一个boolean类型的变量flag来当做是否有进位的标志。

public ListNode addTwoNumbers(ListNode l1, ListNode l2) 
    ListNode result = new ListNode(0);
    ListNode tem = l1;
    ListNode tem2 = l2;
    ListNode current = result;
    boolean flag = false;
    while (tem != null || tem2 != null) 
        // 计算节点值之和，需要判空
        int sum = (tem != null ? tem.val : 0) + 
                (tem2 != null ? tem2.val : 0);
        // 有进位，节点值之和加1，flag变为false
        if (flag) 
            sum += 1;
            flag = false;
        
        // 节点值之和大于等于10，只保留个位数，flag变为true
        if (sum >= 10) 
            sum -= 10;
            flag = true;
        
        current.next = new ListNode(sum);
        current = current.next;
        if (tem != null) 
            tem = tem.next;
        
        if (tem2 != null) 
            tem2 = tem2.next;
        
    
    // 尾节点可能因进位而产生
    if (flag) 
        current.next = new ListNode(1);
    
    return result.next;

03 第二种解法

思路和上面一样，只是将计算进位换了一种方式来实现，采用了取余和整除的方式来实现。

public ListNode addTwoNumbers2(ListNode l1, ListNode l2) 
    ListNode result = new ListNode(0);
    ListNode temp = result;
    int count = 0;
    while (l1 != null || l2 != null) 
        int sum = (l1 == null ? 0 : l1.val) +
                (l2 == null ? 0 : l2.val);
        sum += count;
        count = sum/10;
        temp.next = new ListNode(sum%10);
        temp = temp.next;
        if (l1 != null) 
            l1 = l1.next;
        
        if (l2 != null) 
            l2 = l2.next;
        
    
    if (count > 0) 
        temp.next = new ListNode(count);
    
    return result.next;

04 第三种解法

使用递归。

public ListNode addTwoNumbers3(ListNode l1, ListNode l2) 
    ListNode result = new ListNode(0);
    helper(result, l1, l2, 0);
    return result.next;


/**
 * 递归方法
 * @param result 结果链表
 * @param l1
 * @param l2
 * @param carry 进位产生的数
 */
public void helper(ListNode result, ListNode l1, ListNode l2, int carry) 
    if (l1 == null && l2 == null) 
        return ;
    
    int sum = (l1 == null ? 0 : l1.val) +
            (l2 == null ? 0 : l2.val);
    sum += carry;
    carry = sum/10;
    result.next = new ListNode(sum%10);
    result = result.next;
    if (l1 != null) 
        l1 = l1.next;
    
    if (l2 != null) 
        l2 = l2.next;
    
    if (l1 == null && l2 == null && carry > 0) 
        result.next = new ListNode(carry);
    
    helper(result, l1, l2, carry);

05 第四种解法

对上面的递归方法，我们还可以再简化下，不借助额外的递归方法，以此方法本身做递归。

public ListNode addTwoNumbers4(ListNode l1, ListNode l2) 
    if (l1 == null && l2 == null) 
        return null;
    
    int val = (l1 == null ? 0 : l1.val) +
            (l2 == null ? 0 : l2.val);
    ListNode result = new ListNode(val%10);
    result.next = addTwoNumbers4(l1 == null ? null : l1.next, 
            l2 == null ? null : l2.next);
    if (val >= 10) 
        result.next = addTwoNumbers4(result.next, new ListNode(1));
    
    return result;

06 小结

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