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]
本题的目标非常清晰易懂,不涉及复杂的算法,但是实现过程中需要考虑的细节比较多,容易写出冗长的代码。主要考查面试者设计的能力。
我们需要把链表节点按照 k 个一组分组,所以可以使用一个指针 head 依次指向每组的头节点。这个指针每次向前移动 k 步,直至链表结尾。对于每个分组,我们先判断它的长度是否大于等于 k。若是,我们就翻转这部分链表,否则不需要翻转。
接下来的问题就是如何翻转一个分组内的子链表。翻转一个链表并不难,过程可以参考「206. 反转链表」。但是对于一个子链表,除了翻转其本身之外,还需要将子链表的头部与上一个子链表连接,以及子链表的尾部与下一个子链表连接。如下图所示:
因此,在翻转子链表的时候,我们不仅需要子链表头节点 head,还需要有 head 的上一个节点 pre,以便翻转完后把子链表再接回 pre。
但是对于第一个子链表,它的头节点 head 前面是没有节点 pre 的。太麻烦了!难道只能特判了吗?答案是否定的。没有条件,我们就创造条件;没有节点,我们就创建一个节点。我们新建一个节点,把它接到链表的头部,让它作为 pre 的初始值,这样 head 前面就有了一个节点,我们就可以避开链表头部的边界条件。这么做还有一个好处,下面我们会看到。
反复移动指针 head 与 pre,对 head 所指向的子链表进行翻转,直到结尾,我们就得到了答案。下面我们该返回函数值了。
有的同学可能发现这又是一件麻烦事:链表翻转之后,链表的头节点发生了变化,那么应该返回哪个节点呢?照理来说,前 k 个节点翻转之后,链表的头节点应该是第 k 个节点。那么要在遍历过程中记录第 k 个节点吗?但是如果链表里面没有 k 个节点,答案又还是原来的头节点。我们又多了一大堆循环和判断要写,太崩溃了!
等等!还记得我们创建了节点 pre 吗?这个节点一开始被连接到了头节点的前面,而无论之后链表有没有翻转,它的 next 指针都会指向正确的头节点。那么我们只要返回它的下一个节点就好了。至此,问题解决。
class Solution {
public:
// 翻转一个子链表,并且返回新的头与尾
pair<ListNode*, ListNode*> myReverse(ListNode* head, ListNode* tail) {
ListNode* prev = tail->next;
ListNode* p = head;
while (prev != tail) {
ListNode* nex = p->next;
p->next = prev;
prev = p;
p = nex;
}
return {tail, head};
}
ListNode* reverseKGroup(ListNode* head, int k) {
ListNode* hair = new ListNode(0);
hair->next = head;
ListNode* pre = hair;
while (head) {
ListNode* tail = pre;
// 查看剩余部分长度是否大于等于 k
for (int i = 0; i < k; ++i) {
tail = tail->next;
if (!tail) {
return hair->next;
}
}
ListNode* nex = tail->next;
// 这里是 C++17 的写法,也可以写成
// pair<ListNode*, ListNode*> result = myReverse(head, tail);
// head = result.first;
// tail = result.second;
tie(head, tail) = myReverse(head, tail);
// 把子链表重新接回原链表
pre->next = head;
tail->next = nex;
pre = tail;
head = tail->next;
}
return hair->next;
}
};