第六章 - 高频考题(困难)
0025. K 个一组翻转链表

题目地址(25. K 个一组翻转链表)

题目描述

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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。
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3
k 是一个正整数,它的值小于或等于链表的长度。
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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。
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示例:
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给你这个链表:1->2->3->4->5
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当 k = 2 时,应当返回: 2->1->4->3->5
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当 k = 3 时,应当返回: 3->2->1->4->5
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说明:
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21
你的算法只能使用常数的额外空间。
22
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。
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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nullprevious 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
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ListNode temp = curr.next;
2
curr.next = prev;
3
prev = curr;
4
curr = temp;
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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
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class ReverseKGroupsLinkedList {
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public ListNode reverseKGroup(ListNode head, int k) {
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if (head == null || k == 1) {
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return head;
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}
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ListNode dummy = new ListNode(0);
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dummy.next = head;
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ListNode start = dummy;
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ListNode end = head;
11
int count = 0;
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while (end != null) {
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count++;
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// group
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if (count % k == 0) {
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// reverse linked list (start, end]
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start = reverse(start, end.next);
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end = start.next;
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} else {
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end = end.next;
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}
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}
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return dummy.next;
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}
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/**
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* reverse linked list from range (start, end), return last node.
28
* for example:
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* 0->1->2->3->4->5->6->7->8
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* | |
31
* start end
32
*
33
* After call start = reverse(start, end)
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*
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* 0->3->2->1->4->5->6->7->8
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* | |
37
* start end
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* first
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*
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*/
41
private ListNode reverse(ListNode start, ListNode end) {
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ListNode curr = start.next;
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ListNode prev = start;
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ListNode first = curr;
45
while (curr != end){
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ListNode temp = curr.next;
47
curr.next = prev;
48
prev = curr;
49
curr = temp;
50
}
51
start.next = prev;
52
first.next = curr;
53
return first;
54
}
55
}
Copied!
Python3 Cose
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class Solution:
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# 翻转一个子链表,并且返回新的头与尾
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def reverse(self, head: ListNode, tail: ListNode, terminal):
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cur = head
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pre = None
6
while cur != terminal:
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next = cur.next
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cur.next = pre
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pre = cur
11
cur = next
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return tail, head
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14
def reverseKGroup(self, head: ListNode, k: int) -> ListNode:
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ans = ListNode()
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ans.next = head
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pre = ans
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19
while head:
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tail = pre
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# 查看剩余部分长度是否大于等于 k
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for i in range(k):
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tail = tail.next
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if not tail:
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return ans.next
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next = tail.next
27
head, tail = self.reverse(head, tail, tail.next)
28
# 把子链表重新接回原链表
29
pre.next = head
30
tail.next = next
31
pre = tail
32
head = next
33
34
return ans.next
Copied!
javascript code
1
/**
2
* @param {ListNode} head
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* @param {number} k
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* @return {ListNode}
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*/
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var reverseKGroup = function (head, k) {
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// 标兵
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let dummy = new ListNode();
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dummy.next = head;
10
let [start, end] = [dummy, dummy.next];
11
let count = 0;
12
while (end) {
13
count++;
14
if (count % k === 0) {
15
start = reverseList(start, end.next);
16
end = start.next;
17
} else {
18
end = end.next;
19
}
20
}
21
return dummy.next;
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// 翻转stat -> end的链表
24
function reverseList(start, end) {
25
let [pre, cur] = [start, start.next];
26
const first = cur;
27
while (cur !== end) {
28
let next = cur.next;
29
cur.next = pre;
30
pre = cur;
31
cur = next;
32
}
33
start.next = pre;
34
first.next = cur;
35
return first;
36
}
37
};
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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):
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class Solution:
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def reverseKGroup(self, head: ListNode, k: int) -> ListNode:
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if head is None or k < 2:
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return head
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dummy = ListNode(0)
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dummy.next = head
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pre = dummy
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cur = head
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count = 0
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while cur:
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count += 1
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if count % k == 0:
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pre = self.reverse(pre, cur.next)
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# end 调到下一个位置
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cur = pre.next
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else:
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cur = cur.next
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return dummy.next
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# (p1, p4) 左右都开放
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def reverse(self, p1, p4):
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prev, curr = p1, p1.next
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p2 = curr
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# 反转
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while curr != p4:
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next = curr.next
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curr.next = prev
28
prev = curr
29
curr = next
30
# 将反转后的链表添加到原链表中
31
# prev 相当于 p3
32
p1.next = prev
33
p2.next = p4
34
# 返回反转前的头, 也就是反转后的尾部
35
return p2
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37
# @lc code=end
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复杂度分析
  • 时间复杂度:$O(N)$
  • 空间复杂度:$O(1)$

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