题目描述
这是 LeetCode 上的 25. K 个一组翻转链表 ,难度为 困难。
Tag : 「递归」、「迭代」、「链表」
给你一个链表,每 k 个节点一组进行翻转,请你返回翻转后的链表。
k 是一个正整数,它的值小于或等于链表的长度。
如果节点总数不是 k 的整数倍,那么请将最后剩余的节点保持原有顺序。
进阶:
- 你可以设计一个只使用常数额外空间的算法来解决此问题吗?
- 你不能只是单纯的改变节点内部的值,而是需要实际进行节点交换。
示例 1:
输入:head = [1,2,3,4,5], k = 2 输出:[2,1,4,3,5] 复制代码
示例 2:
输入:head = [1,2,3,4,5], k = 3 输出:[3,2,1,4,5] 复制代码
示例 3:
输入:head = [1,2,3,4,5], k = 1 输出:[1,2,3,4,5] 复制代码
示例 4:
输入:head = [1], k = 1 输出:[1] 复制代码
提示:
- 列表中节点的数量在范围 sz 内
- 1 <= sz <= 5000
- 0 <= Node.val <= 1000
- 1 <= k <= sz
迭代解法(哨兵技巧)
哨兵技巧我们在前面的多道链表题讲过,让三叶来帮你回忆一下:
做有关链表的题目,有个常用技巧:添加一个虚拟头结点(哨兵),帮助简化边界情况的判断。
链表和树的题目天然适合使用递归来做。
但这次我们先将简单的「递归版本」放一放,先搞清楚迭代版本该如何实现。
我们可以设计一个翻转函数 reverse
:
传入节点 root
作为参数,函数的作用是将以 root
为起点的 kkk 个节点进行翻转。
当以 root
为起点的长度为 kkk 的一段翻转完成后,再将下一个起始节点传入,直到整条链表都被处理完成。
当然,在 reverse
函数真正执行翻转前,需要先确保节点 root
后面至少有 kkk 个节点。
我们可以结合图解再来体会一下这个过程:
假设当前样例为 1->2->3->4->5->6->7
和 k = 3
:
然后我们调用 reverse(cur, k)
,在 reverse()
方法内部,几个指针的指向如图所
示,会通过先判断 cur
是否为空,从而确定是否有足够的节点进行翻转:
然后先通过 while
循环,将中间的数量为 k - 1
的 next 指针进行翻转:
最后再处理一下局部的头结点和尾结点,这样一次 reverse(cur, k)
执行就结束了:
回到主方法,将 cur
往前移动 k
步,再调用 reverse(cur, k)
实现 k
个一组翻转:
代码:
class Solution { public ListNode reverseKGroup(ListNode head, int k) { ListNode dummy = new ListNode(-1); dummy.next = head; ListNode cur = dummy; while (cur != null) { reverse(cur, k); int u = k; while (u-- > 0 && cur != null) cur = cur.next; } return dummy.next; } // reverse 的作用是将 root 后面的 k 个节点进行翻转 void reverse(ListNode root, int k) { // 检查 root 后面是否有 k 个节点 int u = k; ListNode cur = root; while (u-- > 0 && cur != null) cur = cur.next; if (cur == null) return; // 进行翻转 ListNode tail = cur.next; ListNode a = root.next, b = a.next; // 当需要翻转 k 个节点时,中间就有 k - 1 个 next 指针需要翻转 while (k-- > 1) { ListNode c = b.next; b.next = a; a = b; b = c; } root.next.next = tail; root.next = a; } } 复制代码
- 时间复杂度:会将每个节点处理一遍。复杂度为 O(n)O(n)O(n)
- 空间复杂度:O(1)O(1)O(1)
递归解法
搞懂了较难的「迭代哨兵」版本之后,常规的「递归无哨兵」版本写起来应该更加容易了。
需要注意的是,当我们不使用「哨兵」时,检查是否足够 kkk 位,只需要检查是否有 k−1k - 1k−1 个 nextnextnext 指针即可。
代码:
class Solution { public ListNode reverseKGroup(ListNode head, int k) { int u = k; ListNode p = head; while (p != null && u-- > 1) p = p.next; if (p == null) return head; ListNode tail = head; ListNode prev = head, cur = prev.next; u = k; while (u-- > 1) { ListNode tmp = cur.next; cur.next = prev; prev = cur; cur = tmp; } tail.next = reverseKGroup(cur, k); return prev; } } 复制代码
- 时间复杂度:会将每个节点处理一遍。复杂度为 O(n)O(n)O(n)
- 空间复杂度:只有忽略递归带来的空间开销才是 O(1)O(1)O(1)
最后
这是我们「刷穿 LeetCode」系列文章的第 No.25
篇,系列开始于 2021/01/01,截止于起始日 LeetCode 上共有 1916 道题目,部分是有锁题,我们将先将所有不带锁的题目刷完。
在这个系列文章里面,除了讲解解题思路以外,还会尽可能给出最为简洁的代码。如果涉及通解还会相应的代码模板。
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