相交链表

难度: Easy

给定两个单链表的头节点 headA 和 headB ，请找出并返回两个单链表相交的起始节点。如果两个链表没有交点，返回 null 。

图示两个链表在节点 c1 开始相交：

题目数据保证整个链式结构中不存在环。

注意，函数返回结果后，链表必须 保持其原始结构 。

示例 1：

输入：intersectVal = 8, listA = [4,1,8,4,5], listB = [5,0,1,8,4,5], 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 [5,0,1,8,4,5]。
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。

示例 2：

输入：intersectVal = 2, listA = [0,9,1,2,4], 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 [0,9,1,2,4]，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
0 <= m, n <= 3 * 10⁴
1 <= Node.val <= 10⁵
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 + 1] == listB[skipB + 1]

进阶：能否设计一个时间复杂度 O(n) 、仅用 O(1) 内存的解决方案？

注意：本题与主站 160 题相同：https://leetcode-cn.com/problems/intersection-of-two-linked-lists/

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# Definition for singly-linked list.
# class ListNode:
#     def __init__(self, x):
#         self.val = x
#         self.next = None

class Solution:
    def getIntersectionNode(self, headA: ListNode, headB: ListNode) -> ListNode:
        if not headA or not headB:
            return None
        pa = headA
        pb = headB
        while pa != pb:
            pa = headB if not pa else pa.next
            pb = headA if not pb else pb.next
        
        return pa

Explain

此题解采用了双指针的方法。两个指针分别指向两个链表的头节点，然后依次向后遍历。当一个指针到达链表末尾时，将其指向另一个链表的头节点继续遍历。这样，两个指针会在第二次遍历时同时到达相交节点或者都到达末尾（不相交的情况）。这个方法利用了一个事实：两个链表的头节点到相交节点的距离差等于两个链表的长度差。

时间复杂度: O(m+n)

空间复杂度: O(1)

# Definition for singly-linked list.
# class ListNode:
#     def __init__(self, x):
#         self.val = x
#         self.next = None

class Solution:
    def getIntersectionNode(self, headA: ListNode, headB: ListNode) -> ListNode:
        if not headA or not headB:
            return None
        pa = headA  # 初始化指针pa指向链表A的头节点
        pb = headB  # 初始化指针pb指向链表B的头节点
        while pa != pb:  # 当两个指针不相等时，继续遍历
            pa = headB if not pa else pa.next  # 如果pa到达链表末尾，则指向链表B的头节点，否则指向下一个节点
            pb = headA if not pb else pb.next  # 如果pb到达链表末尾，则指向链表A的头节点，否则指向下一个节点
        return pa  # 返回相交节点，如果不相交则返回None

Explore

这种做法是为了消除两个链表在长度上的差异。假设链表A的长度为a，链表B的长度为b，假设a < b。当使用两个指针分别从两个链表的头部开始遍历时，指向A的指针会先到达A的末尾。此时，将它指向B的头部开始遍历，而指向B的指针稍后到达B的末尾，然后指向A的头部。这样调整后，两个指针会分别走过长度为b + a，确保了即使两个链表长度不同，它们也能在第二次遍历中有同样的起点，从而有机会在某一点相遇，该点即为两链表的相交点，如果存在的话。

如果链表相交，双指针会在第二次遍历中同时到达相交节点。这是因为在第一次遍历中，两个指针虽然以不同的速度到达各自链表的末尾，但在开始第二次遍历时，它们交换了起始链表，从而消除了任何长度差异。因此，当两个链表相交时，它们将以相同的步数前进到相交点，从而同时到达该交点。

在没有相交点的情况下，双指针最终会同时达到两个链表的末尾并且都指向None。这是因为，即使两个链表长度不同，通过交换起始链表的方式，两个指针都会遍历完整个链表A和链表B的长度（总共走过a + b的长度），如果没有相交点，它们将同时到达链表的末尾，即None。