在很多問題中,我們需要對乙個鍊錶中的節點連線進行反轉,且通常需要原地進行,即不能使用額外的儲存空間。這時我們可以使用就地反轉鍊錶模式,該模式本質上是一種迭代解法,流程如下圖所示。首先設定乙個變數current
指向鍊錶頭部,以及另乙個變數previous
指向當前處理節點的前乙個節點。下一步我們需要將當前節點current
進行反轉,將其指向前乙個節點previous
,然後將previous
指向當前節點,再將current
移動到下乙個節點,開始迭代直至遍歷完成。
反轉乙個單鏈表。「示例」:
輸入: 1->2->3->4->5->null
輸出: 5->4->3->2->1->null
class solution:
def reverselist(self, head: listnode) -> listnode:
curr, pre = head, none
while curr:
temp_next = curr.next
curr.next = pre
pre = curr
curr = temp_next
return pre
當然這道題也可以採用遞迴實現,但是使用了隱式的棧空間,且不是非常好理解:
class solution:
def reverselist(self, head: listnode) -> listnode:
if not head or not head.next:
return head
p = self.reverselist(head.next) # 一直遞迴到最後乙個元素之前,返回p為head.next(即最後乙個節點)
head.next.next = head # 在當前遞迴中將head.next的下乙個節點反轉為head
head.next = none # 清除當前節點的下乙個節點,防止迴圈(實際上只對最後乙個節點有用,前面的會自動修改)
return p
遞迴的原理可以通過下圖理解(來自 leetcode-王尼瑪):
反轉從位置 m 到 n 的鍊錶。請使用一趟掃瞄完成反轉。1 ≤ m ≤ n ≤ 鍊錶長度。
「示例:」
輸入: 1->2->3->4->5->null, m = 2, n = 4
輸出: 1->4->3->2->5->null
這道題可以採用就地反轉鍊錶模式,由於只翻轉部分位置,所以需要設定兩個額外的節點進行標記,翻轉完成後將翻轉部分和未翻轉的部分進行拼接。具體的**實現如下:
class solution:
def reversebetween(self, head: listnode, m: int, n: int) -> listnode:
if not head: return none
cur, prev = head, none
while m > 1: # 將cur移到開始反轉的位置,prev移到其前乙個節點
prev = cur
cur = cur.next
m, n = m - 1, n - 1 # 注意對n也進行處理,相當於n=n-m+1
tail, con = cur, prev # 設定兩個額外節點,用於之後拼接鍊錶
while n: # 執行就地反轉鍊錶模式
temp_next = cur.next
cur.next = prev
prev = cur
cur = temp_next
n -= 1
# 拼接頭部
if con:
con.next = prev
else:
head = prev
# 拼接尾部(實際上最開始的prev被丟棄了)
tail.next = cur
return head
本題也可以採用遞迴方法進行求解,我們先定義乙個反轉前 n 個節點的子函式,然後遞迴至起始位置開始反轉即可:
class solution:
def reversebetween(self, head: listnode, m: int, n: int) -> listnode:
def reversen(head, n):
if n == 1:
return head
p = reversen(head.next, n - 1)
successor = head.next.next # 始終指向反轉節點的後乙個節點
head.next.next = head # 反轉鍊錶
head.next = successor # 將最後乙個節點指向後面未反轉的部分
return p
if m == 1: return reversen(head, n)
head.next = self.reversebetween(head.next, m - 1, n - 1)
return head
25. k 個一組反轉鍊錶(hard)
給你乙個鍊錶,每 k 個節點一組進行翻轉,請你返回翻轉後的鍊錶。k 是乙個正整數,它的值小於或等於鍊錶的長度。「示例」:如果節點總數不是 k 的整數倍,那麼請將最後剩餘的節點保持原有順序。
給你這個鍊錶:1->2->3->4->5
:
這道題同樣可以使用就地反轉鍊錶模式,我們需要構建乙個反轉子鍊錶的函式,然後遍歷目標鍊錶,達到 k 個則進行反轉,並將其拼接回主煉表中。這裡的關鍵技巧是通過啞結點來保證每次相同的遍歷次數,以及方便最後的返回。具體的**實現如下:
class solution:
def reversekgroup(self, head: listnode, k: int) -> listnode:
def reverse(head, tail):
# 翻轉乙個子鍊錶,並且返回新的頭與尾
prev = tail.next # 指向尾節點的下乙個節點
curr = head
while prev != tail: # 不能用tail.next判斷,其指向已經改變
temp_next = curr.next
curr.next = prev
prev = curr
curr = temp_next
return tail, head
dummy = listnode(0) # 設定乙個啞結點,方便進行k次遍歷(作為pre)以及最終的返回
dummy.next = head
pre = dummy # pre為子鍊錶的前乙個節點,用於將子鍊錶接回原鍊錶
while head:
tail = pre
# 檢視剩餘的長度是否大於等於k
for i in range(k): # 從起始節點的前乙個結點開始,剛好k次到尾部
tail = tail.next
if not tail:
return dummy.next # 不滿足直接返回
temp_next = tail.next # 記錄子鍊錶的下乙個節點
head, tail = reverse(head, tail) # 反轉子鍊錶
# 把子鍊錶接回原鍊錶,並設定新的pre與head
pre.next = head
tail.next = temp_next
pre = tail
head = tail.next
return dummy.next
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