# 0002. 两数相加

### 题目地址(2. 两数相加)

<https://leetcode-cn.com/problems/add-two-numbers/>

### 题目描述

```
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

```

### 前置知识

* 链表

### 公司

* 阿里
* 百度
* 腾讯

### 思路

设立一个表示进位的变量 carried，建立一个新链表，把输入的两个链表从头往后同时处理，每两个相加，将结果加上 carried 后的值作为一个新节点到新链表后面，并更新 carried 值即可。

![2.addTwoNumbers](https://p.ipic.vip/budg5i.gif)

(图片来自： <https://github.com/MisterBooo/LeetCodeAnimation>)

实际上两个大数相加也是一样的思路， 只不过具体的操作 API 不一样而已。这种题目思维难度不大，难点在于心细，因此大家一定要自己写一遍，确保 bug free。

### 关键点解析

1. 链表这种数据结构的特点和使用
2. 用一个 carried 变量来实现进位的功能，每次相加之后计算 carried，并用于下一位的计算

### 代码

* 语言支持：JS，C++，Java，Python

JavaScript Code:

```js
/**
 * Definition for singly-linked list.
 * function ListNode(val) {
 *     this.val = val;
 *     this.next = null;
 * }
 */
/**
 * @param {ListNode} l1
 * @param {ListNode} l2
 * @return {ListNode}
 */
var addTwoNumbers = function (l1, l2) {
  if (l1 === null || l2 === null) return null;

  // 使用dummyHead可以简化对链表的处理，dummyHead.next指向新链表
  let dummyHead = new ListNode(0);
  let cur1 = l1;
  let cur2 = l2;
  let cur = dummyHead; // cur用于计算新链表
  let carry = 0; // 进位标志

  while (cur1 !== null || cur2 !== null) {
    let val1 = cur1 !== null ? cur1.val : 0;
    let val2 = cur2 !== null ? cur2.val : 0;
    let sum = val1 + val2 + carry;
    let newNode = new ListNode(sum % 10); // sum%10取模结果范围为0~9，即为当前节点的值
    carry = sum >= 10 ? 1 : 0; // sum>=10，carry=1，表示有进位
    cur.next = newNode;
    cur = cur.next;

    if (cur1 !== null) {
      cur1 = cur1.next;
    }

    if (cur2 !== null) {
      cur2 = cur2.next;
    }
  }

  if (carry > 0) {
    // 如果最后还有进位，新加一个节点
    cur.next = new ListNode(carry);
  }

  return dummyHead.next;
};
```

C++ Code:

> C++代码与上面的 JavaScript 代码略有不同：将 carry 是否为 0 的判断放到了 while 循环中

```
/**
 * 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) {
        ListNode* ret = nullptr;
        ListNode* cur = nullptr;
        int carry = 0;
        while (l1 != nullptr || l2 != nullptr || carry != 0) {
            carry += (l1 == nullptr ? 0 : l1->val) + (l2 == nullptr ? 0 : l2->val);
            auto temp = new ListNode(carry % 10);
            carry /= 10;
            if (ret == nullptr) {
                ret = temp;
                cur = ret;
            }
            else {
                cur->next = temp;
                cur = cur->next;
            }
            l1 = l1 == nullptr ? nullptr : l1->next;
            l2 = l2 == nullptr ? nullptr : l2->next;
        }
        return ret;
    }
};
```

Java Code:

```java
class Solution {
    public ListNode addTwoNumbers(ListNode l1, ListNode l2) {
        ListNode dummyHead = new ListNode(0);
        ListNode cur = dummyHead;
        int carry = 0;

        while(l1 != null || l2 != null)
        {
            int sum = carry;
            if(l1 != null)
            {
                sum += l1.val;
                l1 = l1.next;
            }
            if(l2 != null)
            {
                sum += l2.val;
                l2 = l2.next;
            }
            // 创建新节点
            carry = sum / 10;
            cur.next = new ListNode(sum % 10);
            cur = cur.next;

        }
        if (carry > 0) {
            cur.next = new ListNode(carry);
        }
        return dummyHead.next;
    }
}

```

Python Code:

```py
class Solution:
    def addTwoNumbers(self, l1, l2):
        """
        :type l1: ListNode
        :type l2: ListNode
        :rtype: ListNode
        """
        res=ListNode(0)
        head=res
        carry=0
        while l1 or l2 or carry!=0:
            sum=carry
            if l1:
                sum+=l1.val
                l1=l1.next
            if l2:
                sum+=l2.val
                l2=l2.next
            # set value
            if sum<=9:
                res.val=sum
                carry=0
            else:
                res.val=sum%10
                carry=sum//10
            # creat new node
            if l1 or l2 or carry!=0:
                res.next=ListNode(0)
                res=res.next
        return head

```

**复杂度分析**

* 时间复杂度：$O(N)$
* 空间复杂度：$O(1)$

### 拓展

通过单链表的定义可以得知，单链表也是递归结构，因此，也可以使用递归的方式来进行 reverse 操作。

> 由于单链表是线性的，使用递归方式将导致栈的使用也是线性的，当链表长度达到一定程度时，递归可能会导致爆栈，

#### 算法

1. 将两个链表的第一个节点值相加，结果转为 0-10 之间的个位数，并设置进位信息
2. 将两个链表第一个节点以后的链表做带进位的递归相加
3. 将第一步得到的头节点的 next 指向第二步返回的链表

#### C++实现

```
// 普通递归
class Solution {
public:
    ListNode* addTwoNumbers(ListNode* l1, ListNode* l2) {
        return addTwoNumbers(l1, l2, 0);
    }

private:
    ListNode* addTwoNumbers(ListNode* l1, ListNode* l2, int carry) {
        if (l1 == nullptr && l2 == nullptr && carry == 0) return nullptr;
        carry += (l1 == nullptr ? 0 : l1->val) + (l2 == nullptr ? 0 : l2->val);
        auto ret = new ListNode(carry % 10);
        ret->next = addTwoNumbers(l1 == nullptr ? l1 : l1->next,
                                 l2 == nullptr ? l2 : l2->next,
                                 carry / 10);
        return ret;
    }
};
// 类似尾递归
class Solution {
public:
    ListNode* addTwoNumbers(ListNode* l1, ListNode* l2) {
        ListNode* head = nullptr;
        addTwoNumbers(head, nullptr, l1, l2, 0);
        return head;
    }

private:
    void addTwoNumbers(ListNode*& head, ListNode* cur, ListNode* l1, ListNode* l2, int carry) {
        if (l1 == nullptr && l2 == nullptr && carry == 0) return;
        carry += (l1 == nullptr ? 0 : l1->val) + (l2 == nullptr ? 0 : l2->val);
        auto temp = new ListNode(carry % 10);
        if (cur == nullptr) {
            head = temp;
            cur = head;
        } else {
            cur->next = temp;
            cur = cur->next;
        }
        addTwoNumbers(head, cur, l1 == nullptr ? l1 : l1->next, l2 == nullptr ? l2 : l2->next, carry / 10);
    }
};
```

**复杂度分析**

* 时间复杂度：$O(N)$
* 空间复杂度：$O(N)$，其中 N 的空间是调用栈的开销。

大家对此有何看法，欢迎给我留言，我有时间都会一一查看回答。更多算法套路可以访问我的 LeetCode 题解仓库：<https://github.com/azl397985856/leetcode> 。 目前已经 37K star 啦。 大家也可以关注我的公众号《力扣加加》带你啃下算法这块硬骨头。 ![](https://p.ipic.vip/uqtfu7.jpg)


---

# Agent Instructions: Querying This Documentation

If you need additional information that is not directly available in this page, you can query the documentation dynamically by asking a question.

Perform an HTTP GET request on the current page URL with the `ask` query parameter:

```
GET https://leetcode-solution-leetcode-pp.gitbook.io/leetcode-solution/medium/2.add-two-numbers.md?ask=<question>
```

The question should be specific, self-contained, and written in natural language.
The response will contain a direct answer to the question and relevant excerpts and sources from the documentation.

Use this mechanism when the answer is not explicitly present in the current page, you need clarification or additional context, or you want to retrieve related documentation sections.