Smaller And Smarter Python数据结构：翻转链表k个相邻结点

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这两天和几个朋友组了个互相督促学习群，想着督促一下自己学习，也督促自己的原创输出，其实很多时候都是懒，真不是没有东西可以写了，这不，我在我的免费知识星球简说编程里开了个新的标签日常编程问题，后面我会把自己学习工作中遇到的一些问题和解决方法记录到里面，有些可以扩展的点，我会写到微信公众号里。
我定的目标是：

我简单写了个规则，大家说可以，然后，我们就开始吧，我习惯把该做的事情提前一天做（如果有时间的话）。

今天给大家分享的书籍《Python程序员面试算法宝典》第一章第八节：翻转链表k个相邻结点。

如果你是第一次看，也许，你可以看看本系列下面的文章：
Smaller And Smarter Python数据结构：链表逆转
Smaller And Smarter Python数据结构：删除无序链表重复结点
Smaller And Smarter Python数据结构：链表相加
Smaller And Smarter Python数据结构：链表进行重新排序
Smaller And Smarter Python数据结构：链表倒数第K个元素+检测单链表环
Smaller And Smarter Python数据结构：翻转链表相邻结点

今日问题 ：翻转链表k个相邻结点

"""
目标：写一段程序，k个为一组翻转链表相邻结点
例如：
输入 k = 3
输入-> 1->2->3->4->5->6->7
输出-> 3->2->1->6->5->4->7


Goal: write a program, K for a group of adjacent nodes of flip list
For example:
Input k = 3
Input  - > 1 - > 2 - > 3 - > 4 - > 5 - > 6 - > 7
Output - > 3 - > 2 - > 1 - > 6 - > 5 - > 4 - > 7
"""

解题准备

首先我们写好链表的基本操作，在a_0_base.py文件中，目前包含对链表的定义类，初始化函数，遍历函数。（带头结点）

# -*- coding: utf-8 -*-
"""
@author = 老表
@date = 2019-10-19
@个人微信公众号 : 简说Python
"""


# 链表数据结构定义
class ListNode:
    def __init__(self, x):
        self.data = x
        self.next = None


class ListOperation:

    a = 1
    # 根据链表数据初始化链表
    @staticmethod
    def init_list(n_list):
        # 初始化一个头指针
        head = ListNode("head")
        cur = head
        for i in n_list:
            node = ListNode(i)
            cur.next = node
            cur = node  # 相当于 cur = cur.next，后移
        return head

    # 根据链表数据初始化一个有环的链表
    @staticmethod
    def init_ring_list(n_list):
        # 初始化一个头指针
        head = ListNode("head")
        cur = head
        for i in n_list:
            node = ListNode(i)
            cur.next = node
            cur = node  # 相当于 cur = cur.next，后移
        cur.next = head.next.next.next.next  # 随意的，让最后一个结点指向第四个结点
        return head

    # 遍历链表
    @staticmethod
    def ergodic_list(head):
        # print(head.data)
        cur = head.next
        while cur:
            print(cur.data)
            cur = cur.next

    # 获取链表长度
    @staticmethod
    def get_len_list(head):
        cur = head.next
        len_list = 0
        while cur:
            len_list = len_list + 1
            cur = cur.next
        return len_list

解题

开始程序前需提前导入前面写好的链表基本操作包和结点数据结构，在Linked_list的a_0_base.py中。

from Linked_list.a_0_base import ListOperation

解题思路

"""
Method One : 分组逆转法

核心思想：以k个结点为一组，每组看作一个子链表，
逆转每个子链表，然后让逆转后的最后一个结点指向
下一组，继续逆转，直到结束。

时间复杂度：O(N)
空间复杂度：O(1)
"""

辅助函数

'''
在做 链表重新排序 时，我们就已经写个这个函数
'''
# 辅助函数：不带头结点链表逆转
def reverse_list(l1):
    if not l1 or not l1.next:  # 空链表或只有一个结点
        return l1
    cur_node = l1.next  # 记录当前结点
    pre_node = l1  # 记录前驱结点
    l1.next = None  # 设置尾结点
    while cur_node:
        next_node = cur_node.next  # 记录后继结点
        cur_node.next = pre_node  # 当前结点反向指向前驱结点
        pre_node = cur_node  # 前驱结点后移
        cur_node = next_node  # 后移遍历

    return pre_node  # 返回逆转后的第一个结点

功能代码

def flip_k_node_one(head, k):
    if not head.next:
        # 空链表
        return head
        # 返回头结点
    pre_node = head
    # 记录前驱结点
    begin_node = head.next
    # 记录每组开始结点
    while begin_node:
        # 遍历分组逆转，连接
        i = 1
        # 分组标记 i < k
        end_node = begin_node
        # 记录每组尾结点
        while i < k:
            # 遍历找到每组尾结点
            if end_node.next:
                end_node = end_node.next
            else:
                return head
                # 剩余结点不足k个结点，说明分组转换完成
            i = i + 1
            # 标记值后移
        # print("222222", i)
        next_node = end_node.next
        # 记录下一组开始结点
        end_node.next = None
        # 断开前一组与后一组的链接
        pre_node.next = reverse_list(begin_node)
        # 逆转前一组的子链，返回逆转后的表尾结点，让开始结点指向该结点
        # print(pre_node.next.data)
        begin_node.next = next_node
        # 前一组逆转好的尾结点指向下一组的第一个结点
        pre_node = begin_node
        # 前驱结点后移，即成为前一组的尾结点，相当于后一组的头结点
        begin_node = next_node
        # 开始结点后移，成为后一组的第一个结点

    return head  # 返回头结点

测试代码

# 当然，也许还有别的方法，比如建一个辅助的链表
# 欢迎你说出你的想法

# 程序入口，测试函数功能
if __name__ == "__main__":
    list_data = [1, 2, 3, 4, 5, 6, 7]  # 链表初始化数据
    head = ListOperation.init_list(list_data)  # 初始化链表，带头结点
    ListOperation.ergodic_list(head)  # 未操作前，遍历打印链表
    len_list = ListOperation.get_len_list(head)  # 获取链表长度
    k = int(input("请输入参数K in (0, %d] ： " % len_list))  # 输入参数k值
    while k > len_list:  # 基本判断，过滤
        print("k值过大，k in (0, %d]" % len_list)
        k = int(input("请重新输入参数K："))
    head = flip_k_node_one(head, k)  # 测试方法一
    print("---------------------")
    ListOperation.ergodic_list(head)  # 操作后，遍历打印链表

本文代码思路部分来自书籍《Python程序员面试宝典》，书中部分代码有问题或未提供代码，文中已经修改过了，并添加上了丰厚的注释，方便大家学习，后面我会把所有内容开源放到Github上，包括代码，思路，算法图解（手绘或者电脑画），时间充裕的话，会录制视频。
希望大家多多支持。

大家好，我是老表
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