LeetCode刷题---两两交换链表中的节点

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前言：这个专栏主要讲述递归递归、搜索与回溯算法，所以下面题目主要也是这些算法做的  

我讲述题目会把讲解部分分为3个部分：
1、题目解析

2、算法原理思路讲解 

3、代码实现
 

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一、两两交换链表中的节点

题目链接：两两交换链表中的节点

题目：

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）。

示例 1：

输入：head = [1,2,3,4]
输出：[2,1,4,3]

示例 2：

输入：head = []
输出：[]

示例 3：

输入：head = [1]
输出：[1]

提示：

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

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二、解法

题目解析

这道题的题意非常简单：

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）

1、不能直接修改链表内的值

2、只能改变节点的指向来完成题目

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算法原理思路讲解 

注意：我们在做递归这一类题目是要将递归看作一个黑盒，我们不管他是如何实现的，我们就相信他一定可以帮助我们完成目标

递归思路：
1、设计函数头（寻找重复子问题，并且将递归函数看作一个黑盒）。

2、设计函数体（只关心一个子问题，并解决它）

3、设计函数出口（递归的终止条件）

注意：链表一类的题目 ，一定要多画图
 

算法思路：

1、设计函数头

交给你⼀个链表，将这个链表两两交换⼀下，然后返回交换后的头结点

我们将它当成一个黑盒，相信它一定可以完成我们给的任务

ListNode* dfs(ListNode* head) 

2、设计函数体（只关心一个子问题，并解决它）

处理⼀下第⼆个结点往后的链表，然后再把当前的两个结点交换⼀下，连接上后⾯处理后的链表

• 将第⼆个结点往后的链表交给dfs函数（我们将它当成一个黑盒，相信它一定可以完成我们给的任务），可以返回已经两两交换⼀下了的链表头
• 然后再把当前的两个结点交换⼀下
• 连接上后⾯处理后的链表
• 返回

ListNode* ret = dfs(head->next->next);   // 第一步
ListNode* tmp = head->next;              // 第二步
head->next->next = head;
head->next = ret;                        // 第三步

return tmp;                              // 第四步

3、设计函数出口

当前结点为空或者当前只有⼀个结点的时候，不⽤交换，直接返回。

if (head == nullptr || head->next == nullptr )
   {
       return head;
   }

以上思路就讲解完了，大家可以先自己先做一下

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代码实现

时间复杂度：O(n)， n 是链表的长度。需要对链表的每个节点进行反转操作。

空间复杂度：O(n)， n 是链表的长度。空间复杂度主要取决于递归调用的栈空间，最多为n层。

/**
 * 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* ret = swapPairs(head->next->next);
        ListNode* tmp = head->next;
        head->next->next = head;
        head->next = ret;

        return tmp;
    }
};