這是關於反轉鏈結串列中k個節點的演算法問題。它要求將給定的單項鏈結串列,以每k個節點為一組進行反轉。如果最後一組不足k個節點,則保持其原有的順序不變。
這題的目標是分組反轉鏈結串列。核心要求有以下幾點:
為了滿足O(1)額外空間的要求,解題採用迭代法,使用少量幾個指針來完成反轉和連接的操作。
這題的關鍵技巧有以下幾點:
虛擬頭節點(Dummy Head):使用一個虛擬頭節點dummy指向原鏈結串列的頭部。這樣可以統一處理對新頭部節點的操作,避免邊界條件檢查。
分組:每次迭代處理k個節點。需要指針來標記每個組的前一個節點、第一個節點、最後一個節點,以及最後一個節點的下一個節點。
反轉子鏈結串列:使用一個獨立函數或內嵌邏輯來反轉k個節點的子鏈結串列。這是本題的核心。
重新連接:反轉完成後,必須將反轉後的子鏈結串列正確地連接回主鏈結串列。
解題步驟:
首先建立dummy節點,並讓它只向head。再來,使用一個指針prev來追蹤前一個已反轉組的尾部,初始指向dummy。
從prev.next(即當前組的第一個節點)開始,走k步,找到當前組的第k個節點kth_node。如果在走k步的過程中遇到null,說明剩下的節點不足k個,停止並返回結果。
當前要反轉的子鏈結串列是從start = prev.next開始,到kth_node結束。之後,需要一個指針next_group_start儲存下一組的起始節點(即kth_node.next)。上面流程確保後,進行標準的鏈結串列反轉操作,但只需要反轉k個節點。
反轉之後,原來的start節點變成了新的組尾。將新的組尾(start)連接到下一組的開頭(next_group_start)。
將prev移到當前組的新組尾(即原來的start),為下一輪分組作準備。
繼續2.,直到整個鏈結串列被遍歷完畢。
返回dummy.next。
複雜度分析:
時間複雜度:O(n)。每個節點都被遍歷和處理了一次,反轉操作的總時間與節點總數n成正比。
空間複雜度:O(1)。這題只使用了固定的幾個指針(dummy , prev , start , end , current , temp , tail),沒有使用額外的資料結構來儲存節點。這滿足了Follow-up的要求。