链表题目：奇偶链表

题目

标题和出处

标题：奇偶链表

出处：328. 奇偶链表

难度

4 级

题目描述

要求

给你一个链表的头结点 $\text{head}$，把所有的奇数下标结点排在前面的组，把所有的偶数下标结点排在后面的组，返回重新排列后的链表。

链表的第一个结点视为奇数结点，第二个结点视为偶数结点，以此类推。

在奇数组和偶数组内部的结点的相对顺序应和输入保持一致。

要求空间复杂度为 $\text{O(1)}$，时间复杂度为 $\text{O(n)}$。

示例

示例 1：

输入：$\text{head = [1,2,3,4,5]}$
输出：$\text{[1,3,5,2,4]}$

示例 2：

输入：$\text{head = [2,1,3,5,6,4,7]}$
输出：$\text{[2,3,6,7,1,5,4]}$

数据范围

• 链表中结点数目为 $\text{n}$
• $\text{0}\le \text{n}\le {\text{10}}^{\text{4}}$
• ${\text{-10}}^{\text{6}}\le \text{Node.val}\le {\text{10}}^{\text{6}}$

解法

思路和算法

如果链表为空，则直接返回空链表即可。当链表不为空时，链表中的每个结点都是奇数结点或偶数结点，且相邻结点的奇偶性不同，因此可以将原始链表分离成奇数链表和偶数链表，然后将偶数链表拼接在奇数链表之后，即完成了链表的重新排列。

原始链表的头结点 $\text{head}$ 也是奇数链表的头结点和结果链表的头结点，$\text{head}$ 的后一个结点是偶数链表的头结点，即 $\text{evenHead}=\text{head}.\text{next}$ 是偶数链表的头结点。

维护两个指针 $\text{odd}$ 和 $\text{even}$ 分别指向奇数结点和偶数结点，初始时 $\text{odd}=\text{head}$，$\text{even}=\text{evenHead}$。每一步操作更新 $\text{odd}.\text{next}$ 和 $\text{even}.\text{next}$ 指向的结点，使得 $\text{odd}.\text{next}$ 和 $\text{even}.\text{next}$ 分别指向下一个奇数结点和下一个偶数结点，在更新当前奇偶结点的 $\text{next}$ 的指向之后，将 $\text{odd}$ 和 $\text{even}$ 分别向后移动一步，到下一个奇数结点和偶数结点。

具体做法为依次执行以下 $4$ 步操作：

1. 将 $\text{odd}.\text{next}$ 指向 $\text{even}.\text{next}$，更新后的 $\text{odd}.\text{next}$ 指向下一个奇数结点；
2. 令 $\text{odd}:=\text{odd}.\text{next}$，将 $\text{odd}$ 移动到下一个奇数结点；
3. 将 $\text{even}.\text{next}$ 指向 $\text{odd}.\text{next}$，更新后的 $\text{even}.\text{next}$ 指向下一个偶数结点；
4. 令 $\text{even}:=\text{even}.\text{next}$，将 $\text{even}$ 移动到下一个偶数结点。

上述 $4$ 步操作完成一个奇数结点和一个偶数结点的分离，并将奇数结点和偶数结点移动到下一个奇数结点和下一个偶数结点。重复上述操作，直到全部结点分离完毕。

全部结点分离完毕时，$\text{odd}$ 指向最后一个奇数结点，$\text{even}$ 指向 $\text{null}$ 或者最后一个偶数结点，取决于链表长度（结点数）是奇数或者偶数。

全部结点分离完毕之后，由于 $\text{odd}$ 指向最后一个奇数结点，因此将 $\text{evenHead}$ 拼接在 $\text{odd}$ 之后，即完成了链表的重新排列。结果链表的头结点是 $\text{head}$。

下图为示例 1 的重新排列链表的过程。奇数结点和偶数结点分别在两行，绿色和蓝色分别表示 $\text{odd}$ 和 $\text{even}$ 指向的结点。

代码

class Solution {
    public ListNode oddEvenList(ListNode head) {
        if (head == null) {
            return head;
        }
        ListNode odd = head, even = head.next, evenHead = head.next;
        while (even != null && even.next != null) {
            odd.next = even.next;
            odd = odd.next;
            even.next = odd.next;
            even = even.next;
        }
        odd.next = evenHead;
        return head;
    }
}

复杂度分析

• 时间复杂度：$O(n)$，其中 $n$ 是链表的长度。需要遍历链表一次，对每个结点分离和合并操作都是 $O(1)$ 的时间。

• 空间复杂度：$O(1)$。