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0025. K 个一组翻转链表

题目地址(25. K 个一组翻转链表)

https://leetcode-cn.com/problems/reverse-nodes-in-k-group/

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：
​
给你这个链表：1->2->3->4->5
​
当 k = 2 时，应当返回: 2->1->4->3->5
​
当 k = 3 时，应当返回: 3->2->1->4->5
​
 
​
说明：
​
你的算法只能使用常数的额外空间。
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。
​

前置知识

  • 链表

公司

  • 阿里
  • 腾讯
  • 百度
  • 字节

思路

题意是以 k 个 nodes 为一组进行翻转，返回翻转后的linked list.
从左往右扫描一遍linked list，扫描过程中，以 k 为单位把数组分成若干段，对每一段进行翻转。给定首尾 nodes，如何对链表进行翻转。
链表的翻转过程，初始化一个为null的 previous node（prev），然后遍历链表的同时，当前node （curr）的下一个（next）指向前一个node（prev）， 在改变当前 node 的指向之前，用一个临时变量记录当前 node 的下一个node（curr.next). 即
ListNode temp = curr.next;
curr.next = prev;
prev = curr;
curr = temp;
举例如图：翻转整个链表 1->2->3->4->null -> 4->3->2->1->null
reverse linked list
这里是对每一组（k个nodes）进行翻转，
  1. 1.
    先分组，用一个count变量记录当前节点的个数
  2. 2.
    用一个start 变量记录当前分组的起始节点位置的前一个节点
  3. 3.
    用一个end变量记录要翻转的最后一个节点位置
  4. 4.
    翻转一组（k个nodes）即(start, end) - start and end exclusively。
  5. 5.
    翻转后，start指向翻转后链表, 区间（start，end）中的最后一个节点, 返回start 节点。
  6. 6.
    如果不需要翻转，end 就往后移动一个（end=end.next)，每一次移动，都要count+1.
如图所示 步骤 4 和 5： 翻转区间链表区间（start， end）
reverse linked list range in (start, end)
举例如图，head=[1,2,3,4,5,6,7,8], k = 3
reverse k nodes in linked list
NOTE: 一般情况下对链表的操作，都有可能会引入一个新的dummy node，因为head有可能会改变。这里head 从1->3, dummy (List(0))保持不变。
复杂度分析
  • 时间复杂度: O(n) - n is number of Linked List
  • 空间复杂度: O(1)

关键点分析

  1. 1.
    创建一个 dummy node
  2. 2.
    对链表以 k 为单位进行分组，记录每一组的起始和最后节点位置
  3. 3.
    对每一组进行翻转，更换起始和最后的位置
  4. 4.
    返回dummy.next.

代码 (Java/Python3/javascript)

Java Code
class ReverseKGroupsLinkedList {
public ListNode reverseKGroup(ListNode head, int k) {
if (head == null || k == 1) {
return head;
}
ListNode dummy = new ListNode(0);
dummy.next = head;
​
ListNode start = dummy;
ListNode end = head;
int count = 0;
while (end != null) {
count++;
// group
if (count % k == 0) {
// reverse linked list (start, end]
start = reverse(start, end.next);
end = start.next;
} else {
end = end.next;
}
}
return dummy.next;
}
​
/**
* reverse linked list from range (start, end), return last node.
* for example:
* 0->1->2->3->4->5->6->7->8
* | |
* start end
*
* After call start = reverse(start, end)
*
* 0->3->2->1->4->5->6->7->8
* | |
* start end
* first
*
*/
private ListNode reverse(ListNode start, ListNode end) {
ListNode curr = start.next;
ListNode prev = start;
ListNode first = curr;
while (curr != end){
ListNode temp = curr.next;
curr.next = prev;
prev = curr;
curr = temp;
}
start.next = prev;
first.next = curr;
return first;
}
}
Python3 Cose
class Solution:
# 翻转一个子链表，并且返回新的头与尾
def reverse(self, head: ListNode, tail: ListNode, terminal):
cur = head
pre = None
while cur != terminal:
next = cur.next
cur.next = pre
​
pre = cur
cur = next
return tail, head
​
def reverseKGroup(self, head: ListNode, k: int) -> ListNode:
ans = ListNode()
ans.next = head
pre = ans
​
while head:
tail = pre
# 查看剩余部分长度是否大于等于 k
for i in range(k):
tail = tail.next
if not tail:
return ans.next
next = tail.next
head, tail = self.reverse(head, tail, tail.next)
# 把子链表重新接回原链表
pre.next = head
tail.next = next
pre = tail
head = next
​
return ans.next
​
javascript code
/**
* @param {ListNode} head
* @param {number} k
* @return {ListNode}
*/
var reverseKGroup = function (head, k) {
// 标兵
let dummy = new ListNode();
dummy.next = head;
let [start, end] = [dummy, dummy.next];
let count = 0;
while (end) {
count++;
if (count % k === 0) {
start = reverseList(start, end.next);
end = start.next;
} else {
end = end.next;
}
}
return dummy.next;
​
// 翻转stat -> end的链表
function reverseList(start, end) {
let [pre, cur] = [start, start.next];
const first = cur;
while (cur !== end) {
let next = cur.next;
cur.next = pre;
pre = cur;
cur = next;
}
start.next = pre;
first.next = cur;
return first;
}
};

参考（References)

扩展 1

  • 要求从后往前以k个为一组进行翻转。(字节跳动（ByteDance）面试题)
    例子，1->2->3->4->5->6->7->8, k = 3,
    从后往前以k=3为一组，
    • 6->7->8 为一组翻转为8->7->6，
    • 3->4->5为一组翻转为5->4->3.
    • 1->2只有 2 个 nodes 少于k=3个，不翻转。
    最后返回： 1->2->5->4->3->8->7->6
这里的思路跟从前往后以k个为一组进行翻转类似，可以进行预处理：
  1. 1.
    翻转链表
  2. 2.
    对翻转后的链表进行从前往后以 k 为一组翻转。
  3. 3.
    翻转步骤 2 中得到的链表。
例子：1->2->3->4->5->6->7->8, k = 3
  1. 1.
    翻转链表得到：8->7->6->5->4->3->2->1
  2. 2.
    以 k 为一组翻转： 6->7->8->3->4->5->2->1
  3. 3.
    翻转步骤#2 链表： 1->2->5->4->3->8->7->6

扩展 2

如果这道题你按照 92.reverse-linked-list-ii 提到的 p1, p2, p3, p4（四点法） 的思路来思考的话会很清晰。
代码如下（Python）：
​
class Solution:
def reverseKGroup(self, head: ListNode, k: int) -> ListNode:
if head is None or k < 2:
return head
dummy = ListNode(0)
dummy.next = head
pre = dummy
cur = head
count = 0
while cur:
count += 1
if count % k == 0:
pre = self.reverse(pre, cur.next)
# end 调到下一个位置
cur = pre.next
else:
cur = cur.next
return dummy.next
# (p1, p4） 左右都开放
​
def reverse(self, p1, p4):
prev, curr = p1, p1.next
p2 = curr
# 反转
while curr != p4:
next = curr.next
curr.next = prev
prev = curr
curr = next
# 将反转后的链表添加到原链表中
# prev 相当于 p3
p1.next = prev
p2.next = p4
# 返回反转前的头， 也就是反转后的尾部
return p2
​
# @lc code=end
​
复杂度分析
  • 时间复杂度：$O(N)$
  • 空间复杂度：$O(1)$

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