25. K 个一组翻转链表
题目链接：https://leetcode-cn.com/problems/reverse-nodes-in-k-group/
难度：困难
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。
解题思路：
由题意可知，我们需要把链表按照K个结点一组进行分组，然后再给每组进行倒置，然后再连起来。
因此，问题就分为了，两个子问题：
（1）把链表按照K个结点一组分组，并记录头结点head和尾结点tail。
（2）根据子链表的head和tail结点，将子链表进行倒置，并且返回head和tail指针。
1、解决对任意长度链表的倒置：
思路：
（1）特殊情况处理，若链表为null或者只有一个结点，我们直接把原链表返回。
（2）我们可以利用头插法的思想，对链表进行操作，这块的头插法是把尾部最后一个结点当成头的。
（3）我们利用一个指针temp起初指向head结点，用temp遍历整个子链表，若temp指向了tail结点，则退出循环
（4）我们通过temp每次从头部head拿到一个结点，把他插到尾部结点tail和tail.next的之间，这也就是我所说的头插法。
图解：
（1）image.png
（2）
image.png
（3）
image.png
（4）
image.png
（5）
image.png
（6）
image.png
代码：
public ListNode[] reversalList(ListNode head,ListNode tail) {
ListNode[] result = {head,tail};
if(head == null || head == tail) {
return result;
}
ListNode temp = head;
while(temp!=tail) {
ListNode t = tail.next;
tail.next = temp;
ListNode n = temp.next;
temp.next = t;
temp = n;
}
return result;
}
2、K 个一组翻转链表
思路：
我们可以使用两指针head和tail来记录子链表，利用tail指针遍历链表，先让head和tail都指向头结点，再使用一个计数器i来记录当前的结点在链表中的位置，当i % k == 0时，head和tail之间的链表就是截取的子链表，然后我们将它进行倒置，然后再连接到结果链表result上面，当遍历完整个链表，就拿到了最终结果。
代码：
public ListNode reverseKGroup(ListNode head, int k) {
ListNode result = new ListNode(0);
ListNode re = result;
ListNode tail = head;
int i = 0;
while( tail!= null) {
i++;
if( i%k == 0) {
ListNode tailNext = tail.next;
ListNode[] temp = reversalList(head, tail);
re.next = temp[1];
re = temp[0];
re.next = tailNext;
head = tailNext;
tail = re;
}
tail = tail.next;
}
return result.next;
}
整体代码：
class Solution {
public ListNode reverseKGroup(ListNode head, int k) {
ListNode result = new ListNode(0);
ListNode re = result;
ListNode tail = head;
int i = 0;
while( tail!= null) {
i++;
if( i%k == 0) {
ListNode tailNext = tail.next;
ListNode[] temp = reversalList(head, tail);
re.next = temp[1];
re = temp[0];
re.next = tailNext;
head = tailNext;
tail = re;
}
tail = tail.next;
}
return result.next;
}
public ListNode[] reversalList(ListNode head,ListNode tail) {
ListNode[] result = {head,tail};
if(head == null || head == tail) {
return result;
}
ListNode temp = head;
while(temp!=tail) {
ListNode t = tail.next;
tail.next = temp;
ListNode n = temp.next;
temp.next = t;
temp = n;
}
return result;
}
}
测试代码：
package com.company.project.hot100;
public class Question25 {
public class ListNode {
int val;
ListNode next;
ListNode(int x) { val = x; }
}
public ListNode reverseKGroup(ListNode head, int k) {
ListNode result = new ListNode(0);
ListNode re = result;
ListNode tail = head;
int i = 0;
while( tail!= null) {
i++;
if( i%k == 0) {
ListNode tailNext = tail.next;
ListNode[] temp = reversalList(head, tail);
re.next = temp[1];
re = temp[0];
re.next = tailNext;
head = tailNext;
tail = re;
}
tail = tail.next;
}
return result.next;
}
public ListNode[] reversalList(ListNode head,ListNode tail) {
ListNode[] result = {head,tail};
if(head == null || head == tail) {
return result;
}
ListNode temp = head;
while(temp!=tail) {
ListNode t = tail.next;
tail.next = temp;
ListNode n = temp.next;
temp.next = t;
temp = n;
}
return result;
}
public static void main(String[] args) {
Question25 question25 = new Question25();
ListNode a = question25.new ListNode(1);
ListNode b = question25.new ListNode(2);
ListNode c = question25.new ListNode(3);
ListNode d = question25.new ListNode(4);
ListNode e = question25.new ListNode(5);
a.next = b;
b.next = c;
c.next = d;
d.next = e;
e.next = null;
//测试翻转链表方法
// ListNode[] result = question25.reversalList(a, e);
// ListNode head = result[0];
// ListNode tail = result[1];
// ListNode r = question25.new ListNode(0);
// r.next = tail;
// do {
// System.out.println(r.next.val);
// r = r.next;
// } while (r != head);
ListNode result = question25.reverseKGroup(a, 3);
while (result != null) {
System.out.println(result.val);
result = result.next;
}
}
}
复杂度分析：
时间复杂度：O(n)
空间复杂度：O(1)
