【leetcode笔记】25. K个一组翻转链表

题目描述

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。

示例1:
【leetcode笔记】25. K个一组翻转链表_第1张图片

输入:head = [1,2,3,4,5], k = 2
输出:[2,1,4,3,5]

示例2:
输入:head = [1,2,3,4,5], k = 3
输出:[3,2,1,4,5]

示例3:
输入:head = [1,2,3,4,5], k = 1
输出:[1,2,3,4,5]

翻转链表的模板

ListNode* reverseList(ListNode* head) {
    ListNode* now = NULL;
    ListNode* next = NULL;
    while(head!=NULL)
    {
        next = head->next;
        head->next = now;
        now = head;
        head = next;
    }
    return now;
}

值得记录的是,链表相关的题目中常用的一个技巧是设置一个空的表头,就像上面代码中的now,设置一个这样的表头能够免去一些繁琐的边界判断。

迭代法求解

ListNode* reverseKGroup(ListNode* head, int k) {
    ListNode *now, *prev, *last, *tmp;
    int cnt = 0;
    ListNode* dummy = new ListNode;
    dummy -> next = head;
    now = last = dummy;
    while(now) {
        ++cnt;
        now = now -> next;
        if(cnt == k && now) {
            prev = last -> next;
            while(--cnt) {
                tmp = last -> next;
                last -> next = tmp -> next;
                tmp -> next = now -> next;
                now -> next = tmp;
            }
            now = last = prev;
        } 
    }
    return dummy -> next;    
}

同样,我们需要设置一个头结点以免去边界判断,在代码中体现为dummy。由于涉及到每K个翻转以及每一段的拼接问题,我们不像模板中那样处理新建的头结点,而保持dummy指针不动,作为最后返回答案的一个标记位置。
同时,用now标记每一节链表翻转后的头(即翻转前的尾,其实上面的last和now互换后更容易理解,这个看个人习惯),last标记上一轮翻转后的尾结点(包括dummy),prev提前记录这一轮翻转后的尾结点(可看做是下一轮的last)。
迭代法翻转的核心思路是 —— last(在链表中的)位置不动,以now为基点,依次将各个结点插入到now的后面。
依次翻转图示如下:
【leetcode笔记】25. K个一组翻转链表_第2张图片

由于每一次翻转while的判断条件是--cnt,因此每一次只需操作k-1次。
容易得到k-1次操作过程中,图中翻转区结点值的变化:1->2->3->4 —— 2->3->4->1 —— 3->4->2->1 —— 4->3->2->1
空间复杂度:用到5个辅助指针,空间复杂度为O(1)
时间复杂度:仅需观察now结点和小while循环次数。now结点经历了完整的一次遍历链表,而while循环共进行(k-1)*(n/k) ≈ n次。因此相当于遍历了2n次,空间复杂度为O(n)。

递归法求解

ListNode* reverseKGroup(ListNode* head, int k) {
        if(head == NULL || head->next == NULL || k==1)return head;
        ListNode* tail = head;
        int x = k;
        while(x) {
            tail = tail -> next;
            --x;
            if(!tail && x>0) return head;
        }
        ListNode* prev = head, *now = head -> next;
        ListNode *tmp = NULL;
        while(now && now != tail) {
            tmp = now -> next;
            now -> next = prev;
            prev = now;
            now = tmp;
        }
        head -> next = reverseKGroup(tail, k);
        return prev;
    }

递归思路即只关心K个结点的翻转,而不关心超过K个的其他结点。在每次翻转前,先判断结点数是否够K个,若足够,则进行一次翻转,若不足K个(当前结点tial为空结点,但计数未到K——!tail&&x>0),则不需翻转,直接返回头结点。
真正做翻转操作时与翻转模板差异不大,知识尾结点变为了tail而不是NULL。
递归调用时,直接令head->next = 下一轮递归结果,而返回prev(翻转后头结点)。
可以看到,递归法省去手动拼接过程,思路较为清晰。
空间复杂度:由于递归使用了栈,大概进行了n/k次递归,每次递归O(1)复杂度,空间复杂度可表示为O(n/k)
时间复杂度:与迭代法相同,进行了至多两轮遍历,复杂度为O(n)

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