leetcode24. 两两交换链表中的节点（三种解答方法）

方法一：递归

思路与算法
递归常用来解答链表和二叉树中的题目，在用递归时，牢记一点：递归的本质是反复调用自身，不要过度关系递归每一层的实现，只需要明白一级递归的过程即可。 写递归的套路（只需明白的三个地方）： 1、递归什么时候结束？ 2、递归的返回值是什么？ 3、本级递归的目的是什么？（本级递归的操作是什么？） 本题中，题目要求我们两两交换链表中的节点，我们按照套路思考： 1、递归什么时候结束： 在只剩下一个节点或者没有节点的时候结束递归，因为只有一个节点时和没有节点时不需要再进行操作。 2、递归的返回值是什么？ 可以将当前递归看作为三个节点的操作，使当前头节点指向第三个节点，第二个节点指向头节点，需要注意的时：第三个节点是需要继续递归的链表，他的头节点是第二个节点。如图所示：

 递归的主体部分就是交换三个节点的前两个而已。

/**
 * Definition for singly-linked list.
 * struct ListNode {
 *     int val;
 *     ListNode *next;
 *     ListNode() : val(0), next(nullptr) {}
 *     ListNode(int x) : val(x), next(nullptr) {}
 *     ListNode(int x, ListNode *next) : val(x), next(next) {}
 * };
 */

class Solution {
public:
    ListNode* swapPairs(ListNode* head) {
        //递归牢记：不用管函数每一层做了是什么，只要知道第一层做了什么就行！
        //解题套路：1、找结束时的条件2、找递归返回值3、找当前这层执行什么
        //1、找结束条件：只有一个节点或者没节点的时候结束递归
        if(head==nullptr||head->next==nullptr)
        {
            return head;
        }
        //3、找当前执行语句：实现两个节点交换
        //下面的任务便是交换这3个节点中的前两个节点
        ListNode* second=head->next;//记录第二个节点，不然会找不到
        head->next=swapPairs(second->next);
        //头节点指向第三个节点，第三个节点是待处理的节点，它需要继续递归，传入的是它当前的头节点，即second->next
        second->next=head;
        //2、找返回值,返回的是当前这层递归结束后的头节点,这里是next
        return second;//返回second，因为此时的头节点已经变成了second
    }
};

方法二：迭代

思路与算法
迭代法主要思路就是：通过循环两两交换节点

1、设置一个虚拟头节点dummary_head，并使dummary_head的next指向头节点，代码如下： ListNode* dummy_head=new ListNode(0); dummy_head->next=head;

2、如果直接对虚拟头节点进行操作的话，随着交换会使得交换后新的头节点位置不清除，所有需要设置一个操作节点，使其初始值和虚拟节点相同。 ListNode* cur=dummy_head;

3、通过循环进行节点交换，先考虑什么时候停止循环，当操作节点的下一个节点或下下个节点为空时，停止循环。如图所示：

4、判断返回类型，由于在交换时，虚拟头节点的位置不变，其next指向的永远是新的头节点，所以return dummy_head->next;

/**
 * Definition for singly-linked list.
 * struct ListNode {
 *     int val;
 *     ListNode *next;
 *     ListNode() : val(0), next(nullptr) {}
 *     ListNode(int x) : val(x), next(nullptr) {}
 *     ListNode(int x, ListNode *next) : val(x), next(next) {}
 * };
 */
class Solution {
public:
    ListNode* swapPairs(ListNode* head) {
        ListNode* dummy_head=new ListNode(0);
        dummy_head->next=head;
        ListNode* cur=dummy_head;
        while(cur->next!=nullptr&&cur->next->next!=nullptr)
        {
            ListNode* temp=cur->next->next->next;
            ListNode* temp1=cur->next;
            cur->next=cur->next->next;
            cur->next->next=temp1;
            temp1->next=temp;
            cur=cur->next->next;
        }
        return dummy_head->next;
    }
};

 

方法三：双指针
思路与算法
1、双指针法中，定义first和second两个节点，将first节点赋值为head，second节点的位置用于是first->next。 2、由于直接对first进行操作，因此first的位置一直在改变，无法确定新的头节点在哪，因此需要进行判断，如果链表中只有一个节点或链表中没有节点，直接return head; 3、只有当链表中节点大于等于2时，才能继续进行，否则在执行head=first->next;这一步操作会对空节点进行操作，语法错误。 4、通过循环进行节点交换，先考虑什么时候停止循环，当first节点或下个节点为空时，停止循环。如图所示：

 

/**
 * Definition for singly-linked list.
 * struct ListNode {
 *     int val;
 *     ListNode *next;
 *     ListNode() : val(0), next(nullptr) {}
 *     ListNode(int x) : val(x), next(nullptr) {}
 *     ListNode(int x, ListNode *next) : val(x), next(next) {}
 * };
 */
class Solution {
public:
    ListNode* swapPairs(ListNode* head) {
        if(head==nullptr||head->next==nullptr) return head;
        ListNode* first=head;
        ListNode* temp=first;
        ListNode* second=nullptr;
        head=first->next;
        while(first!=nullptr&&first->next!=nullptr)
        {
            second=first->next;
            first->next=second->next;
            second->next=first;
            if(temp->next==second->next)
            {
                temp->next=second;
            }
            temp=first;
            first=first->next;
        }
        return head;
    }
};