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）

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（2）

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（3）

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（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：

/**
 * Definition for singly-linked list.
 * public class ListNode {
 *     int val;
 *     ListNode next;
 *     ListNode(int x) { val = x; }
 * }
 */
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)