《程序员面试金典（第6版）》面试题 02.05. 链表求和（构建一个新链表）

题目解析

给定两个用链表表示的整数，每个节点包含一个数位。这些数位是反向存放的，也就是个位排在链表首部。编写函数对这两个整数求和，并用链表形式返回结果。
题目传送门：面试题 02.05. 链表求和

示例：

输入：(7 -> 1 -> 6) + (5 -> 9 -> 2)，即617 + 295
输出：2 -> 1 -> 9，即912
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示例：

输入：(6 -> 1 -> 7) + (2 -> 9 -> 5)，即617 + 295
输出：9 -> 1 -> 2，即912
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进阶：

• 思考一下，假设这些数位是正向存放的，又该如何解决呢?

解题思路与代码

这道题不算一道太难的链表题，主要还是考验了一下你如何构建一条新链表的操作。基本的逻辑也比较简单。你需要去保存一个进位的变量，你需要满十进一。之后就是创建链表的操作啦。

当然你也可以选择去在原链表上去进行操作。但是我觉得那样子指针指的可能会比较乱。我还是选择创建一条新的链表吧。

方案一：遇十进一，创建新链表

就像刚刚说的那样，我们来实现我们的代码：

具体的代码如下：

/**
 * Definition for singly-linked list.
 * struct ListNode {
 *     int val;
 *     ListNode *next;
 *     ListNode(int x) : val(x), next(NULL) {}
 * };
 */
class Solution {
public:
    ListNode* addTwoNumbers(ListNode* l1, ListNode* l2) {
        if(l1 == nullptr) return l2;
        if(l2 == nullptr) return l1;
        int carry = 0;

        ListNode * newList = new ListNode(0);
        ListNode * newHead = newList;

        while(l1 != nullptr && l2 != nullptr){
            int sum = l1->val + l2->val + carry;
            ListNode * temp = new ListNode(sum % 10);
            carry = sum / 10;
            l1 = l1->next;
            l2 = l2->next;
            newHead->next = temp;
            newHead = temp;
        }

        while(l1 != nullptr){
            int sum = carry + l1->val;
            ListNode * temp = new ListNode(sum % 10);
            carry = sum / 10;
            newHead->next = temp;
            newHead = temp;
            l1 = l1->next;
        }

        while(l2 != nullptr){
            int sum = carry + l2->val;
            ListNode * temp = new ListNode(sum % 10);
            carry = sum / 10;
            newHead->next = temp;
            newHead = temp;
            l2 = l2->next;
        }

        if(carry > 0){
            ListNode * temp = new ListNode(carry);
            newHead->next = temp;
        }

        return newList->next;
    }
};
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复杂度分析：

时间复杂度:

• 我们首先遍历了两个链表，这需要的时间是O(n + m)，其中n和m分别代表了两个链表的长度。然后你又分别处理了l1和l2剩余的部分，所以总的时间复杂度为O(n + m)，这是线性的时间复杂度。

空间复杂度:

• 你创建了一个新的链表来存储结果，这需要的空间是O(max(n, m))，因为在最坏的情况下，新链表的长度是最长的输入链表的长度。所以这个代码的空间复杂度是O(max(n, m))。

方案二：优化！使代码看起来更加整洁

根据刚刚写的代码，我发现我不需要那么多的while循环，我只需要一个while循环就行了，整体优化了一下代码结构，使代码看起来更简洁，也更简单。

具体的代码如下：

class Solution {
public:
    ListNode* addTwoNumbers(ListNode* l1, ListNode* l2) {
        ListNode * head = nullptr;
        ListNode * curr = nullptr;
        int carry = 0;
        while(l1 || l2){
            int v1 = l1 ? l1->val : 0;
            int v2 = l2 ? l2->val : 0;
            int sum = v1 + v2 + carry;
            if(!head) head = curr = new ListNode(sum % 10);
            else{
                curr->next = new ListNode(sum % 10);
                curr = curr->next;
            }
            carry = sum / 10;
            if(l1) l1 = l1->next;
            if(l2) l2 = l2->next;
        }
        if(carry) curr->next = new ListNode(carry);
        return head;
    }
};
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复杂度分析

因为只是优化了一下代码结构，所以时间复杂度与空间复杂度完全没有变化。

进阶：思考一下，假设这些数位是正向存放的，又该如何解决呢?

• 先开个玩笑，其实可以先翻转链表，然后再进行同为相加操作，hh。这种写法我就不写了，没什么必要。

• 那换一种思路想想，有没有什么数据结构，可以让我们实现先加链表的最后面的节点呢？
  答案是：栈（stack） 。我们可以分别把链表l1，l2的节点分别压入栈中。此时取出来的元素必定是相同位数。如果有的栈先取完了，和刚刚一样，当做0就行。

• 注意，虽然说，这里的进阶是让你去思考，如果你拿我的代码去leetcode上去提交，题解肯定是不通过的，这是因为，leetcode里面的案例都是个位数是排在前面的，而我们这个进阶思考是让你将最高位排在最前面。

• 而将最高位排在最前面其实就运用到了一个技巧，就是用循环来插入头节点。也就是反转链表

具体的代码如下：

class Solution {
public:
    ListNode* addTwoNumbers(ListNode* l1, ListNode* l2) {
        stack<int> s1, s2;
        while (l1) {
            s1.push(l1 -> val);
            l1 = l1 -> next;
        }
        while (l2) {
            s2.push(l2 -> val);
            l2 = l2 -> next;
        }
        int carry = 0;
        ListNode* head = nullptr;
        while (!s1.empty() or !s2.empty() or carry != 0) {
            int a = s1.empty() ? 0 : s1.top();
            int b = s2.empty() ? 0 : s2.top();
            if (!s1.empty()) s1.pop();
            if (!s2.empty()) s2.pop();
            int cur = a + b + carry;
            carry = cur / 10;
            cur %= 10;
            auto pos = new ListNode(cur);
            pos -> next = head;
            head = pos;
        }
        return head;
    }
};
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总结

这道题的意义在于以下几点：

• 链表操作：这道题目考察了对链表的基本操作，包括创建新节点，遍历链表，以及处理链表节点之间的链接关系。

• 数据结构的选择：在不同的数据表示下，相同的问题可能需要不同的解决策略。例如，这个问题中，数位是反向存放的，这样我们可以直接从链表的头部开始操作，方便处理进位问题。但在进阶问题中，数位是正向存放的，我们就需要将链表反转或者使用栈等数据结构，才能便捷地处理进位问题。

• 大数运算：这道题目也间接涉及到了大数运算的问题。在实际的编程中，我们可能会遇到超出基本数据类型表示范围的大数，这时候就需要用链表、数组或者字符串等方式来表示这些大数，然后实现基本的数学运算，例如这个问题中的加法运算。

• 递归与迭代思想：在解决这个问题的时候，我们可以用迭代的方式，也可以用递归的方式。这都考察了我们对这两种基本编程思想的理解。

总的来说，这道题目在帮助我们锻炼基本的链表操作技巧的同时，也提高了我们对数据结构选择，大数运算，以及递归与迭代思想的理解。

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