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25. K 个一组翻转链表

题目

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:

img

输入:head = [1,2,3,4,5], k = 2
输出:[2,1,4,3,5]

示例 2:

img

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?

解答

思路

由于如果长度不够是不能反转的,因此我们需要先求出链表长度,每次反转前判断 剩余的长度 是否足够反转。反转的过程是一样的。

image-20240118125836081

反转开始前:

  • p0 指向待反转的前一个节点,因此每次反转之前需要存储一个 nxt = p0.next,方便下次反转
  • cur 指向当前反转的节点
  • pre 指向当前反转的节点的前一个节点

这里存储 nxt = p0.next 其实就是循环不变式,保证 p0.next 是下次 待反转的第一个节点。因为反转后的尾节点就是反转前的头节点。

代码

python
class Solution:
    def reverseKGroup(self, head: Optional[ListNode], k: int) -> Optional[ListNode]:
        n = 0
        cur = head

        while cur:
            n += 1
            cur = cur.next
        
        dummy = ListNode(next=head)
        p0 = dummy
        pre = None
        cur = p0.next

        while n >= k:
            n -= k

            for _ in range(k):
                nxt = cur.next

                cur.next = pre
                pre = cur
                cur = nxt
            
            nxt = p0.next

            p0.next.next = cur
            p0.next = pre
            p0 = nxt
        
        return dummy.next

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