链表——24. 两两交换链表中的节点

简介: 本专栏按照数组—链表—哈希—字符串—栈与队列—二叉树—回溯—贪心—动态规划—单调栈的顺序刷题,采用代码随想录所给的刷题顺序,一个正确的刷题顺序对算法学习是非常重要的,希望对大家有帮助

1 题目描述

  1. 两两交换链表中的节点

给你一个链表,两两交换其中相邻的节点,并返回交换后链表的头节点。你必须在不修改节点内部的值的情况下完成本题(即,只能进行节点交换)。

2 题目示例

image.png

示例 2:

输入:head = []
输出:[]

示例 3:

输入:head = [1]
输出:[1]

3 题目提示

链表中节点的数目在范围 [0, 100] 内
0 <= Node.val <= 100

4 思路

方法一:递归
可以通过递归的方式实现两两交换链表中的节点。

递归的终止条件是链表中没有节点,或者链表中只有一个节点,此时无法进行交换。

如果链表中至少有两个节点,则在两两交换链表中的节点之后,原始链表的头节点变成新的链表的第二个节点,原始链表的第二个节点变成新的链表的头节点。链表中的其余节点的两两交换可以递归地实现。在对链表中的其余节点递归地两两交换之后,更新节点之间的指针关系,即可完成整个链表的两两交换。

用 head 表示原始链表的头节点,新的链表的第二个节点,用 newHead 表示新的链表的头节点,原始链表的第二个节点,则原始链表中的其余节点的头节点是 newHead.next。令 head.next = swapPairs(newHead.next),表示将其余节点进行两两交换,交换后的新的头节点为 head 的下一个节点。然后令 newHead.next = head,即完成了所有节点的交换。最后返回新的链表的头节点 newHead。

复杂度分析

时间复杂度:O(n)O(n),其中 nn 是链表的节点数量。需要对每个节点进行更新指针的操作。

空间复杂度:O(n)O(n),其中 nn 是链表的节点数量。空间复杂度主要取决于递归调用的栈空间。

方法二:迭代

可以通过迭代的方式实现两两交换链表中的节点。

创建哑结点 dummyHead,令 dummyHead.next = head。令 temp 表示当前到达的节点,初始时 temp = dummyHead。每次需要交换 temp 后面的两个节点。

如果 temp 的后面没有节点或者只有一个节点,则没有更多的节点需要交换,因此结束交换。否则,获得 temp 后面的两个节点 node1 和 node2,通过更新节点的指针关系实现两两交换节点。

具体而言,交换之前的节点关系是 temp -> node1 -> node2,交换之后的节点关系要变成 temp -> node2 -> node1,因此需要进行如下操作。

temp.next = node2
node1.next = node2.next
node2.next = node1

完成上述操作之后,节点关系即变成 temp -> node2 -> node1。再令 temp = node1,对链表中的其余节点进行两两交换,直到全部节点都被两两交换。

两两交换链表中的节点之后,新的链表的头节点是 dummyHead.next,返回新的链表的头节点即可。

复杂度分析

时间复杂度:O(n)O(n),其中 nn 是链表的节点数量。需要对每个节点进行更新指针的操作。

空间复杂度:O(1)O(1)。

5 我的答案

方法一:递归

class Solution {
    public ListNode swapPairs(ListNode head) {
        if (head == null || head.next == null) {
            return head;
        }
        ListNode newHead = head.next;
        head.next = swapPairs(newHead.next);
        newHead.next = head;
        return newHead;
    }
}

方法二:迭代

class Solution {
    public ListNode swapPairs(ListNode head) {
        ListNode dummyHead = new ListNode(0);
        dummyHead.next = head;
        ListNode temp = dummyHead;
        while (temp.next != null && temp.next.next != null) {
            ListNode node1 = temp.next;
            ListNode node2 = temp.next.next;
            temp.next = node2;
            node1.next = node2.next;
            node2.next = node1;
            temp = node1;
        }
        return dummyHead.next;
    }
}
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