两个链表相交

给定两个可能有环也可能无环的单链表，头节点 head1 和 head2。请实现一个函数，如果两个链表相交，请返回相交的 第一个节点。如果不相交，返回 null

要求：如果两个链表长度之和为 N，时间复杂度请达到 O(N)，额外空间复杂度 请达到 O(1)。

package loop;

public class FindFirstIntersectNode {
    /**
     * head1和head2是可能有环也可能无环的单链表
     * <p如果两个链表相交，请返回相交的 第一个节点，如果不相交，返回<code>null</code></p>
     * <p>时间复杂度：O(n)</p>
     * <p>额外空间复杂度：O(1)</p>
     *
     * @param head1 链表1
     * @param head2 链表2
     *
     * @return 相交第一个节点或者<code>null</code>
     */
    public static Node getIntersectNode(Node head1, Node head2) {
        // 链表head1第一个入环节点
        Node loop1 = getLoopNode(head1);
        // 链表head2第一个入环节点
        Node loop2 = getLoopNode(head2);
        // 情况1：都无环时
        if (loop1 == null && loop2 == null) {
            return noLoop(head1, head2);
        }
        // 情况2：都有环时
        if (loop1 != null && loop2 != null) {
            return bothLoop(head1, loop1, head2, loop2);
        }
        // 情况3：一个有环，一个无环
        return null;
    }

    /**
     * 找到链表第一个入环节点，如果无环，返回<code>null</code>
     *
     * @param head 链表
     *
     * @return 有环返回一个入环节点，无环返回<code>null</code>
     */
    public static Node getLoopNode(Node head) {
        if (head == null || head.next == null || head.next.next == null) {
            return null;
        }
        // 快慢双指针
        Node slow = head.next;
        Node fast = head.next.next;
        while (slow != fast) {
            // 快指针走两步
            if (fast.next == null || fast.next.next == null) {
                return null;
            }
            fast = fast.next.next;
            // 慢指针走一步
            slow = slow.next;
        }
        // 有环，快指针回到头节点
        fast = head;
        // 快慢指针一起走，一次走一步，相遇时就是第一个入环节点
        while (slow != fast) {
            fast = fast.next;
            slow = slow.next;
        }
        return slow;
    }

    /**
     * 如果两个链表都无环，返回第一个相交节点，如果不想交，返回<code>null</code>
     *
     * @param head1 链表1
     * @param head2 链表2
     *
     * @return 相交返回第一个相交节点，如果不想交，返回<code>null</code>
     */
    public static Node noLoop(Node head1, Node head2) {
        // 特殊值判断
        if (head1 == null || head2 == null) {
            return null;
        }
        // 链表head1与链表head2长度的差值
        int n = 0;
        // 链表head1的尾节点
        Node cur1 = head1;
        while (cur1.next != null) {
            cur1 = cur1.next;
            n++;
        }
        // 链表head2的尾节点
        Node cur2 = head2;
        while (cur2.next != null) {
            cur2 = cur2.next;
            n--;
        }
        // 尾节点不相同，不相交
        if (cur1 != cur2) {
            return null;
        }
        // 长链表
        cur1 = n > 0 ? head1 : head2;
        // 短链表
        cur2 = cur1 == head1 ? head2 : head1;
        // 长链表先走 |n|步
        n = Math.abs(n);
        while (n != 0) {
            cur1 = cur1.next;
            n--;
        }
        // 长短链表一起走，相遇时即第一个相交节点
        while (cur1 != cur2) {
            cur1 = cur1.next;
            cur2 = cur2.next;
        }
        return cur1;
    }

    /**
     * 两个有环链表，返回第一个相交节点，如果不想交返回<code>null</code>
     *
     * @param head1 链表1
     * @param loop1 链表1入环节点
     * @param head2 链表2
     * @param loop2 链表2入环节点
     *
     * @return 相交返回第一个相交节点，如果不想交，返回<code>null</code>
     */
    public static Node bothLoop(Node head1, Node loop1, Node head2, Node loop2) {
        Node cur1, cur2;
        // 入环节点相同
        if (loop1 == loop2) {
            // 链表head1与链表head2长度的差值
            int n = 0;
            // 链表head1的尾节点
            cur1 = head1;
            while (cur1 != loop1) {
                cur1 = cur1.next;
                n++;
            }
            // 链表head2的尾节点
            cur2 = head2;
            while (cur2 != loop2) {
                cur2 = cur2.next;
                n--;
            }
            // 长链表
            cur1 = n > 0 ? head1 : head2;
            // 短链表
            cur2 = cur1 == head1 ? head2 : head1;
            // 长链表先走 |n|步
            n = Math.abs(n);
            while (n != 0) {
                cur1 = cur1.next;
                n--;
            }
            // 长短链表一起走，相遇时即第一个相交节点
            while (cur1 != cur2) {
                cur1 = cur1.next;
                cur2 = cur2.next;
            }
            return cur1;
        } else { // 入环节点不相同
            // head1的环内节点
            cur1 = loop1.next;
            while (cur1 != loop1) {
                // 当head1的环内节点中有loop2时说明两链表相交
                if (cur1 == loop2) {
                    return loop1;
                }
                cur1 = cur1.next;
            }
            // 两链表不相交
            return null;
        }
    }

    public static class Node {
        public int value;
        public Node next;

        public Node(int data) {
            this.value = data;
        }
    }
}