[leetcode] 25. K 个一组翻转链表

题目描述

给你链表的头节点 head ，每 k 个节点一组进行翻转，请你返回修改后的链表。

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。

你不能只是单纯的改变节点内部的值，而是需要实际进行节点交换。

示例 1：

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]

提示：

• 链表中的节点数目为 n
• 1 <= k <= n <= 5000
• 0 <= Node.val <= 1000

进阶：你可以设计一个只用 $O(1)$ 额外内存空间的算法解决此问题吗？

解题方法

此题目是[leetcode] 24. 两两交换链表中的节点的进阶版，没做过这道题的童鞋可以先看这道。

方法一：迭代

既然题目提示只用**$O(1)$** 额外内存空间，那就不能存储排序结点。具体要怎么实现呢？我简单说一下思路。

第一，我们要做的是每遍历$k$个结点，就要将$k$个结点翻转，这只需要三个指针就可以做到。一个是$front$指针；一个是$after$指针，代表原链表$front$后面的结点；一个是$nextAfter$指针，代表原链表$after$后面的结点。为了实现翻转节点，我们只需要将$after.next$指向$front$，再将$front$指向$after$，$after$指向$nextAfter$，重复上面的步骤直到翻转k个结点。

第二，我们记结果链表的尾结点为$tail$。我们需要做的是将$tail$指向翻转$k$个结点后的头结点，其实就是遍历完成后的$front$指针。然后再用$tmpTail$指针记录翻转$k$个结点后的尾结点，$tail.next$指向$front$之后，再将$tail$指向$tmpTail$。

第三，遍历到最后时会出现剩余结点不到$k$个结点的情况，此时就不需要翻转剩余结点。那我们怎么判断后面有多少结点呢？我们可以设置一个$fast$指针，初始时$fast$就往后移动$k$个结点。在下一次遍历k个结点之前，先判断$fast$指针是否为空。如果为空，则代表剩余结点不到$k$个，此时只需要将$tail.next$指向$after$（翻转完$k$个结点后，$after$刚好指向剩余结点的头结点）；若不为空，说明剩余结点不少于$k$个，则需要按步骤一进行后续结点翻转遍历。

java代码

ListNode结构

public class ListNode {
    public int val;
    public ListNode next;

    public ListNode() {
    }

    public ListNode(int val) {
        this.val = val;
    }

    public ListNode(int val, ListNode next) {
        this.val = val;
        this.next = next;
    }
}

翻转链表方法

public ListNode reverseKGroup(ListNode head, int k) {
    if (head == null || head.next == null || k == 1) {
        return head;
    }
    //fast结点每次都比上k个结点翻转后的头结点多往后遍历k个结点
    ListNode fast = head;
    for (int i = 0; i < k - 1; i++) {
        if (fast != null) {
            fast = fast.next;
        }
    }
    //说明链表没有k个结点，直接返回头结点
    if (fast == null) {
        return head;
    }
    ListNode dummyNode = new ListNode(0, null);
    ListNode tail = dummyNode;
    //每次翻转k个结点后的头结点
    ListNode front = head;
    ListNode after = head.next;
    while (true) {
        //记录每次翻转k个结点后的尾结点
        ListNode tmpTail = null;
        for (int i = 0; i < k - 1; i++) {
            if (i == 0) {
                //翻转k个结点后的尾结点
                tmpTail = front;
            }
            if (fast != null) {
                fast = fast.next;
            }
            //after.next指向front，after和front各往后移动一个结点
            ListNode nextAfter = after.next;
            after.next = front;
            front = after;
            after = nextAfter;
        }
        //当前结果链表的尾结点的next指针指向k个结点翻转后的头结点
        tail.next = front;
        if (fast != null) {
            fast = fast.next;
        }
        if (fast == null) {
            //剩余未遍历的结点不到k个，当前k个结点翻转后的尾结点的next指针指向剩余结点的头结点
            tmpTail.next = after;
            break;
        }
        //下次翻转k个结点之前，先将结果链表的尾结点指向当前翻转k个结点后的尾结点
        tail = tmpTail;
        front = after;
        after = after.next;

    }
    return dummyNode.next;
}

复杂度分析

时间复杂度：$O(N)$，$N$为链表长度，需要遍历链表一次。
空间复杂度：$O(1)$，只有常数级别的指针数量需要存储。

相似题目

[leetcode] 24. 两两交换链表中的节点

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