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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)

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
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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