题目:
给出两个 非空 的链表用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,并且它们的每个节点只能存储 一位 数字。
如果,我们将这两个数相加起来,则会返回一个新的链表来表示它们的和。
您可以假设除了数字 0 之外,这两个数都不会以 0 开头。
示例:
输入:(2 -> 4 -> 3) + (5 -> 6 -> 4)
输出:7 -> 0 -> 8
原因:342 + 465 = 807
分析题目
题目中给出了链表的定义,链表有两个成员,一个 val 表示当前节点所存储的值,next 表示指向的下一个节点,显然,当 next 为 None
时,说明链表结束:
# Definition for singly-linked list.
class ListNode:
def __init__(self, x):
self.val = x
self.next = None
解法1:为了得到两个数的和,可以先将两个链表表示的数字计算出来,得到和后再以链表的形式返回。
解法2:每个链表的节点都是从低位到高位的,直接将对应节点位置的两数相加,存放到和的链表中,若出现进位,则置进位标志位为 1,当其中一个链表没有更多的节点时,用 0 表示,最后以链表的形式返回和。
解题
我采用的是第 2 种方法:
nodestart = ListNode(0)
result = nodestart
l1start = ListNode(0)
l1start.next = l1
l2start = ListNode(0)
l2start.next = l2
nextLevelup = False # carry flag
首先构造了 nodestart = ListNode(0)
准备存放第一个数,将结果 result 指向该节点,然后分别构造 l1start
、l2start
,分别指向传入的两个链表(这里的构造形式和后面的循环有关)。接着对每一位进行相加:
num1 = l1start.val if l1start is not None else 0
num2 = l2start.val if l2start is not None else 0
if nextLevelup:
num1 += 1
nextLevelup = False
num1 += num2
if num1 > 9:
nextLevelup = True
num1 -= 10
result.next = ListNode(num1)
result = result.next
取出加数和被加数相应节点的数,分别设为 num1 和 num2,若上一次相加时,有进位发生,加将 num1 加 1,并加 num1 和 num2 相加,和存储在 num1 中,若 num1 > 9,说明发生了进位,需要进行进位的处理。最后用 num1 构造一个新的节点,移动 result 指针指向该节点。
这里的代码是在循环中执行的,当两个链表指针 l1start 和 l2start 的 next 都为 None 时,循环结束。
解题完整代码:github 仅供参考。
上面的解题过程可以进一步优化,我们已经用 num1 来存储最后的和了,可以再将 l1start 节点中的值修改成最后得到的 num1,这样可以避免创建过多的新节点,减少内存使用。
解题小结
链表 ListNode 中的每一个节点实际上表示的是数字的每一位,根据加法的运算规则,对两个链表的每一位相加即可得到最终的和。
想象:对于每一位的加法来说,实际上可以同时计算几个位数的加法,比如同时进行 4 对节点的相加,例如:1535 + 1329,若并行计算 4 位的加法,得到每一位上的和分别为 2 8 5 4,但最后一位出现进位,导致结果更新为 2864,或者 1545 + 1491,并行计算,得每一位上的和为 2 9 3 6,第 3 位出现进位,导致第 2 位进位,最终导致第 1 位进位,结果更新为 3036。用这样的原理是不是就可以实现硬件级别的加速呢?
相似题目
在 LeetCode 题库中的第 9 题,判断一个数字是否是回文数。在不将整数转为字符串的前提下,可以用上面的思想来进行解题。
方法:构造一个数组,数组从 0 开始,存储数字的低位到高位:
xlist = []
while x > 0:
x, tmp = divmod(x, 10)
xlist.append(tmp)
如 13432,在数组中就是 [1, 3, 4, 3, 2],然后判断第 i 位,与第 xlistLen - 1 - i 位是否相等,若对于所有的 i 都相等,则该数字是回文数,否则就不是回文数。
xlen = len(xlist)
for i in range(xlen // 2):
if xlist[i] != xlist[xlen - 1 - i]:
return False
return True
事实上,构造数组的那部分代码就和将整数转换为字符串是一样的效果,不过这里是用求余的方法得到各个位数上的数的。
该部分的完整代码地址:github 仅供参考。