160. 相交链表

题目描述：

给你两个单链表的头节点 headA 和 headB ，请你找出并返回两个单链表相交的起始节点。如果两个链表不存在相交节点，返回 null 。

注意，函数返回结果后，链表必须 保持其原始结构 。

自定义评测：

评测系统 的输入如下（你设计的程序 不适用 此输入）：

• intersectVal - 相交的起始节点的值。如果不存在相交节点，这一值为 0
• listA - 第一个链表
• listB - 第二个链表
• skipA - 在 listA 中（从头节点开始）跳到交叉节点的节点数
• skipB - 在 listB 中（从头节点开始）跳到交叉节点的节点数

评测系统将根据这些输入创建链式数据结构，并将两个头节点 headA 和 headB 传递给你的程序。如果程序能够正确返回相交节点，那么你的解决方案将被 视作正确答案 。

示例 1：

输入：intersectVal = 8, listA = [4,1,8,4,5], listB = [5,6,1,8,4,5], skipA = 2, skipB = 3
输出：Intersected at '8'
解释：相交节点的值为 8 （注意，如果两个链表相交则不能为 0）。
从各自的表头开始算起，链表 A 为 [4,1,8,4,5]，链表 B 为 [5,6,1,8,4,5]。
在 A 中，相交节点前有 2 个节点；在 B 中，相交节点前有 3 个节点。
— 请注意相交节点的值不为 1，因为在链表 A 和链表 B 之中值为 1 的节点 (A 中第二个节点和 B 中第三个节点) 是不同的节点。换句话说，它们在内存中指向两个不同的位置，而链表 A 和链表 B 中值为 8 的节点 (A 中第三个节点，B 中第四个节点) 在内存中指向相同的位置。

示例 2：

输入：intersectVal = 2, listA = [1,9,1,2,4], listB = [3,2,4], skipA = 3, skipB = 1
输出：Intersected at '2'
解释：相交节点的值为 2 （注意，如果两个链表相交则不能为 0）。
从各自的表头开始算起，链表 A 为 [1,9,1,2,4]，链表 B 为 [3,2,4]。
在 A 中，相交节点前有 3 个节点；在 B 中，相交节点前有 1 个节点。

示例 3：

输入：intersectVal = 0, listA = [2,6,4], listB = [1,5], skipA = 3, skipB = 2
输出：null
解释：从各自的表头开始算起，链表 A 为 [2,6,4]，链表 B 为 [1,5]。
由于这两个链表不相交，所以 intersectVal 必须为 0，而 skipA 和 skipB 可以是任意值。
这两个链表不相交，因此返回 null 。

提示：

• listA 中节点数目为 m
• listB 中节点数目为 n
• 1 <= m, n <= 3 * 10^4
• 1 <= Node.val <= 10^5
• 0 <= skipA <= m
• 0 <= skipB <= n
• 如果 listA 和 listB 没有交点，intersectVal 为 0
• 如果 listA 和 listB 有交点，intersectVal == listA[skipA] == listB[skipB]

进阶：你能否设计一个时间复杂度 O(m + n) 、仅用 O(1) 内存的解决方案？

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解题分析及思路：

方法一：哈希表

使用哈希表来保存headA的所有节点。

然后遍历headB的节点，针对某个节点nodeB：

• 若nodeB存在于哈希表中，则存在相交节点
• 相反，则不存在，nodeB指向nodeB.Next，直至headB遍历完成。

func getIntersectionNode(headA, headB *ListNode) *ListNode {
	m := make(map[*ListNode]bool)
	for headA != nil {
		m[headA] = true
		headA = headA.Next
	}
	for headB != nil {
		if m[headB] {
			return headB
		}
		headB = headB.Next
	}
	return nil
}

复杂度：

• 时间复杂度：O(M + N)，其中 M 和 N 分别是链表 headA 和 headB 的长度。
• 空间复杂度：O(M)，其中 M 是链表 headA 的长度。

执行结果：

• 执行耗时:29 ms,击败了45.10% 的Go用户
• 内存消耗:7.1 MB,击败了9.85% 的Go用户

方法二：双指针

使用两个指针 pa 和 pb，它们分别初始化为链表 headA 和 headB 的头节点。通过同时遍历两个链表，在达到链表末尾时，将指针重新定位到另一个链表的头节点。

当 pa 到达链表 headA 的末尾时，将其重新定位到链表 headB 的头节点。同样，当 pb 到达链表 headB 的末尾时，将其重新定位到链表 headA 的头节点。

• 如果两个链表有公共节点，那么在某个时刻，pa 和 pb 将会相遇，此时它们指向的节点即为第一个公共节点。
• 如果两个链表无公共节点，那么在遍历结束时，两个指针都会指向 null。

func getIntersectionNode(headA, headB *ListNode) *ListNode {
	if headA == nil || headB == nil {
		return nil
	}
	pa, pb := headA, headB
	for pa != pb {
		if pa == nil {
			pa = headB
		} else {
			pa = pa.Next
		}
		if pb == nil {
			pb = headA
		} else {
			pb = pb.Next
		}
	}
	return pa
}

复杂度：

• 时间复杂度：O(M + N)，其中 M 和 N 分别是链表 headA 和 headB 的长度。
• 空间复杂度：O(1)。

执行结果：

• 执行耗时:23 ms,击败了95.66% 的Go用户
• 内存消耗:6.8 MB,击败了91.94% 的Go用户