struct ListNode* addTwoNumbers(struct ListNode* l1, struct ListNode* l2) { struct ListNode *head = NULL, *tail = NULL; int carry = 0; while (l1 || l2) { int n1 = l1 ? l1->val : 0; int n2 = l2 ? l2->val : 0; int sum = n1 + n2 + carry; if (!head) { head = tail = malloc(sizeof(struct ListNode)); tail->val = sum % 10; tail->next = NULL; } else { tail->next = malloc(sizeof(struct ListNode)); tail->next->val = sum % 10; tail = tail->next; tail->next = NULL; } carry = sum / 10; if (l1) { l1 = l1->next; } if (l2) { l2 = l2->next; } } if (carry > 0) { tail->next = malloc(sizeof(struct ListNode)); tail->next->val = carry; tail->next->next = NULL; } return head; } 详细解释一下代码

<think>嗯，用户问的是关于C语言实现LeetCode两数相加函数addTwoNumbers的详细解释。我需要先回忆一下这个题目的要求。题目是说，给定两个非空的链表，每个节点代表一个数字的一位，而且是逆序存储的，比如2->4->3代表342。需要将这两个数相加，返回一个新的链表，同样也是逆序的。 首先，我得确保自己理解题目要求。比如，输入是l1和l2两个链表，输出是它们的和形成的链表。每个节点只能存储一位数字，所以相加的时候可能会有进位，进位要加到下一位的计算中。例如，如果两个节点的值相加是10，那么当前节点存0，进位是1，需要在下一轮计算时加上。 接下来，我需要考虑如何用C语言实现这个函数。根据用户提供的引用[2]，里面提到创建两个指针，一个指向首元结点用于返回，另一个指向尾元结点用于存放数据，还有carry变量处理进位。这应该就是代码的基本结构。 那代码的大体步骤应该是这样的：初始化结果链表的头节点和尾节点，初始化进位carry为0。然后循环遍历两个链表，直到两个链表都到达末尾且进位为0。在每次循环中，取出当前两个节点的值，加上进位，计算新的值和新的进位。然后创建新节点，连接到结果链表的尾部，更新尾指针。最后移动l1和l2的指针，继续循环。 需要注意的是，当其中一个链表已经遍历完时，剩下的节点视为0。比如，如果l1还有节点而l2已经结束，那么l2的值视为0，继续处理直到所有节点处理完毕且进位为0。 然后，我需要检查代码中的每个部分是否都正确。比如，头节点和尾节点的初始化，如何动态分配内存，处理内存分配失败的情况，以及如何正确连接新节点到尾部。还有，最后返回头节点的next，因为头节点是dummy节点，真正的结果从下一个节点开始。 用户提供的引用[2]中的代码可能用到了类似的结构，比如创建两个指针，一个用于返回，一个用于添加新节点。这和我之前的思路一致。另外，引用的代码中提到了carry变量，用来保存进位，这也符合常规做法。 还有，代码中需要注意链表节点的创建和连接，避免内存泄漏。每个新节点需要正确分配内存，并在循环结束后正确返回结果链表。此外，当输入链表长度不同时，如何处理剩下的部分，这需要仔细处理。 可能存在的疑问点包括：为什么使用dummy节点？这样可以简化代码，避免处理头节点为空的情况。每次循环中，计算sum的时候要加上l1和l2的值，如果它们存在的话，否则取0。然后计算新的进位carry = sum / 10，当前节点的值newVal = sum % 10。接着创建新节点，连接到尾部，然后移动指针。 此外，需要考虑测试用例，例如两个链表长度不同，或者最后有进位的情况。例如，l1是[9,9,9]，l2是[9]，相加后结果是[8,0,0,1]，需要确保代码能处理这种情况。 可能用户还希望了解代码中的错误处理，比如内存分配失败时返回NULL。这在代码中是否有体现？比如，当malloc失败时，应该释放已分配的内存并返回NULL，但实际代码可能为了简洁省略了这部分处理，但实际开发中需要考虑。 总结来说，代码的工作原理是模拟逐位相加，处理进位，使用dummy节点简化链表操作，最后返回结果链表的头节点。需要详细解释每个步骤，并结合代码示例说明逻辑。</think>### C语言实现LeetCode两数相加函数详解 #### 一、题目背景 给定两个非空链表表示的非负整数，每个节点存储一位数字，且按**逆序**方式排列。要求将这两个数相加，并以相同形式的链表返回结果。例如： - 输入：$l1 = [2,4,3]$, $l2 = [5,6,4]$ - 输出：$[7,0,8]$（对应 $342 + 465 = 807$） #### 二、核心逻辑与实现步骤 1. **初始化变量** - 创建**哑节点（dummy node）**作为结果链表的头节点，简化边界条件处理。 - 定义尾指针 `tail` 用于动态连接新节点。 - 初始化进位值 `carry = 0`。 2. **遍历链表** ```c while (l1 || l2 || carry) { int val1 = l1 ? l1->val : 0; int val2 = l2 ? l2->val : 0; int sum = val1 + val2 + carry; carry = sum / 10; int newVal = sum % 10; // 创建新节点并连接 tail->next = malloc(sizeof(struct ListNode)); tail->next->val = newVal; tail->next->next = NULL; tail = tail->next; // 移动链表指针 l1 = l1 ? l1->next : NULL; l2 = l2 ? l2->next : NULL; } ``` - **终止条件**：当两个链表均遍历完且无进位时结束循环。 - **动态处理长度差异**：若某链表已遍历完，其后续值视为0。 - **进位处理**：通过 `sum / 10` 计算进位，`sum % 10` 得到当前位的值。 3. **返回结果** - 返回哑节点的下一个节点作为实际结果链表的头节点。 - 释放哑节点内存（根据实现决定是否保留）。 #### 三、完整代码实现 ```c struct ListNode* addTwoNumbers(struct ListNode* l1, struct ListNode* l2) { struct ListNode* dummy = malloc(sizeof(struct ListNode)); dummy->val = -1; dummy->next = NULL; struct ListNode* tail = dummy; int carry = 0; while (l1 || l2 || carry) { int val1 = l1 ? l1->val : 0; int val2 = l2 ? l2->val : 0; int sum = val1 + val2 + carry; carry = sum / 10; int newVal = sum % 10; tail->next = malloc(sizeof(struct ListNode)); tail->next->val = newVal; tail->next->next = NULL; tail = tail->next; if (l1) l1 = l1->next; if (l2) l2 = l2->next; } struct ListNode* result = dummy->next; free(dummy); // 清理哑节点 return result; } ``` #### 四、关键点解析 1. **哑节点的作用**：统一头节点和非头节点的插入逻辑，避免单独处理空链表[^2]。 2. **进位处理**：通过整数除法 `/` 和取模 `%` 实现进位传递，例如 $9 + 9 = 18$ 时，`carry = 1`，`newVal = 8`。 3. **内存管理**：需手动释放哑节点，但实际开发中需检查 `malloc` 是否成功（示例代码省略了错误处理）。 #### 五、时间复杂度分析 - **时间复杂度**：$O(\max(m,n))$，其中 $m,n$ 为两个链表的长度。每个节点仅遍历一次。 - **空间复杂度**：$O(\max(m,n))$，结果链表的长度最多为 $\max(m,n)+1$（若存在最高位进位）[^3]。