单链表的大数加法
两个链表生成相加链表
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题目:给出两个非空的链表,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,并且每个结点只能存储一位数字。将这两个链表相加起来,返回一个新的链表,表示他们之和;
方法1:链表逆序后转成数字,加完后还原成链表(越界)
方法2:单链表加法
链表的每一个结点存储一位数字,并且是基于自然数字逆序存储,也就是链头到链尾保持低到高位的顺序,这样就等于,进位的方向和单链表的方向一致。
由于单链表的特性,没有前驱结点,无法回头。在这道题的场景下,就只需要一次 while 循环,从链头(低位)一直处理到链尾(高位),就可以解决。但是需要注意处理进位的情况,每一位结点在计算之后,需要按 10 取余数,进行存储,多的需要进位到下一结点参与运算,正好这也符合单链表的处理思路。
那么我们就需要几个变量,一个 carry 用来记录每一位运算后的进位,还需要一个 dummy 结点,用于记录两个链表加法运算后的链表结点。
当我们处理到最长链表最后一个结点时,还需要对 carry(进位) 进行额外的处理,如果 carry 不为 0,表示继续向高位进位,需要额外在创建一个新的结点存储进位。
public ListNode addTwoNumbers(ListNode l1, ListNode l2) { // 计算结果存储的 dummy 结点 ListNode dummy = new ListNode(0); ListNode p = l1, q = l2, curr = dummy; // 进位默认为 0 int carry = 0; // 进入循环,以p和q两个链表指针都走到头为结束 while (p != null || q != null) { int x = (p != null) ? p.val : 0; int y = (q != null) ? q.val : 0; // 进位参与运算 int sum = carry + x + y; // 计算进位 carry = sum / 10; // 构造新的结点存储计算后的位数数值 curr.next = new ListNode(sum % 10); curr = curr.next; if (p != null) p = p.next; if (q != null) q = q.next; } // 处理数字最高位末尾进位情况 if (carry > 0) { curr.next = new ListNode(carry); } return dummy.next; }
这里用 p 和 q 分别存储了 l1 和 l2 两个链表的结点,以此为循环依据。循环跳出的条件为两个链表都走到了末尾。每一次循环中,处理每一位结点数数值并加上进位 carry 的值,运算后将数值取余存入新的结点,并将新的进位数存入 carry 进行存储。最后需要注意,当两个链表都处理完成之后,还需要判断最高位是否需要进位(carry > 0)。如果需要,创建一个新的链表结点存储进位值。
扩展(链表正序):
将两个链表逆序,这样就可以依次得到从低到高位的数字
同步遍历两个逆序后链表,相加生成新链表,同时关注进位
当两个链表都遍历完成后,关注进位。
将两个逆序的链表再逆序一遍,调整回去public ListNode addInList (ListNode head1, ListNode head2) { // write code here head1=reverse(head1); head2=reverse(head2); ListNode dummy=new ListNode(-1); ListNode p=head1; ListNode q=head2; ListNode cur=dummy; int carry=0; while(p!=null || q!=null){ int x= (p!=null)? p.val : 0; int y= (q!=null)? q.val: 0 ; int sum=x+y+carry; cur.next=new ListNode(sum%10); carry=sum/10; cur=cur.next; if(p!=null){ p=p.next; } if(q!=null){ q=q.next; } } if(carry>0){ cur.next=new ListNode(carry); } return reverse(dummy.next); } //链表反转 public ListNode reverse(ListNode head){ ListNode cur=head; ListNode pre=null; while(cur!=null){ ListNode tmp=cur.next; cur.next=pre; pre=cur; cur=tmp; } return pre; }
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