【演算法實戰系列】之兩數相加
給出兩個 非空 的連結串列用來表示兩個非負的整數。其中,它們各自的位數是按照 逆序 的方式儲存的,並且它們的每個節點只能儲存 一位 數字。
如果,我們將這兩個數相加起來,則會返回一個新的連結串列來表示它們的和。
您可以假設除了數字 0 之外,這兩個數都不會以 0 開頭。
示例:
輸入:(2 -> 4 -> 3) + (5 -> 6 -> 4)
輸出:7 -> 0 -> 8
原因:342 + 465 = 807
提供的程式碼:
/** * 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) { } }
題目解析:
我們使用變數來跟蹤進位,並從包含最低有效位的表頭開始模擬逐位相加的過程。
就相當於你在紙上面計算的和那樣,我們首先從最低有效位也就是列表的 l1 和 l2 的表頭開始相加。分析題目給出的數,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“溢位”。例如,5+9=14,這種情況況下,我們會將當前位置設定為4,並將進位carry = 1帶入下一次迭代。進位carry必定是0或者1,因為兩個10以內相加的數,絕壁小於20,即使在加上carry,比如 9+9+1 = 19,是不會超過20的。
虛擬碼:
- 將當前結點初始化為返回列表的啞結點
- 將進位carry初始化為0
- 建立兩個ListNode物件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 設為結點p的值。如果p已經到達 l1 的末尾,則將其值設定為0
- 將 y 設為結點q的值。如果q已經到達 l2 的末尾,則將其值設定為0
- 計算出它們之間的和:sum = x + y + carry
- 更新進位的值,carry = sum / 10,int 型別的變數會抹去小數點之後的數
- 建立一個數值為sum(new ListNode( sum ))的新結點,並將其設定為當前節點的下一個結點,然後將當前節點前進到下一個結點
- 同時,將p和q前進到下一個結點
- 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的新結點
- 返回啞結點的下一個節點。
啞結點:啞節點(dummy node)是初始值為NULL的節點,建立在使用到連結串列的函式中,可以起到避免處理頭節點為空的邊界問題的作用,減少程式碼執行異常的可能性。也就是說,啞節點的使用可以對程式碼起到簡化作用(省略當函式的入口引數為空時的判斷)。
如果沒有啞結點,則需要寫其他的條件判斷來初始化表頭的值。
根據虛擬碼轉換程式碼:
定義一個啞結點:ListNode dummyNode = new ListNode(0);
將進位carry初始化為0:int carry = 0;
建立兩個ListNode物件p和q,分別初始化為列表l1和l2的頭部:ListNode p = l1,q = l2;
這裡還要建立一個ListNode 物件:curr = dummyNode; 相當於在陣列中交換兩個位置的數,需要用到第三個變數temp,這裡的curr的作用就是這樣。
遍歷列表l1和l2直至到達它們的尾端(就是遍歷p和q):while(p != null || q != null) { }
將 x 設為結點p的值。如果p已經到達 l1 的末尾,則將其值設定為0:int x = (p != null) ? p.val : 0;
將 y 設為結點q的值。如果q已經到達 l2 的末尾,則將其值設定為0:int y = (q != null) ? q.val : 0;
計算出它們之間的和:sum = x + y + carry
更新進位的值,carry = sum / 10,int 型別的變數會抹去小數點之後的數
建立一個數值為sum(new ListNode( sum ))的新結點:new ListNode(sum % 10);
並將其設定為當前節點的下一個結點:curr.next = new ListNode(sum % 10);
然後將當前節點前進到下一個結點:curr = curr.next;
同時,將p和q前進到下一個結點:if(p != null) p = p.next; if( q != null ) q = q.next;
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的新結點:curr.next = new ListNode(carry);
返回啞結點的下一個節點:return dummyNode.next;
最後程式碼為:
class Solution {
public ListNode addTwoNumbers(ListNode l1, ListNode l2) {
ListNode dummyHead = new ListNode(0);
ListNode p = l1, q = l2, curr = dummyHead;
int carry = 0;
while (p != null || q != null) {
int x = (p != null) ? p.val : 0;
int y = (q != null) ? q.val : 0;
int sum = carry + x + y;
carry = sum / 10;
curr.next = new ListNode(sum % 10);
curr = curr.next;
if (p != null) p = p.next;
if (q != null) q = q.next;
}
if (carry > 0) {
curr.next = new ListNode(carry);
}
return dummyHead.next;
}
}
執行結果為: