精选力扣500题 第37题 LeetCode 143. 重排链表c++ 详细题解

Posted 2021-06-28 林深时不见鹿

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• • • 1、题目
    • 2、思路
    • 3、c++代码

1、题目

给定一个单链表$L$：L0→L1→…→Ln-1→Ln，
将其重新排列后变为： L0→Ln→L1→Ln-1→L2→Ln-2→…

你不能只是单纯的改变节点内部的值，而是需要实际的进行节点交换。

示例 1:

给定链表 1->2->3->4, 重新排列为 1->4->2->3.

示例 2:

给定链表 1->2->3->4->5, 重新排列为 1->5->2->4->3.

2、思路

(链表，模拟) $O(n)$

假设初始的链表是 $L1\to L2\to L3\to \dots \to Ln$。

分两步处理：

• 找到链表的中点节点，将其后半段的指针都反向，变成：$L1\to L2\to L3\to \dots \to L\lceil n/2\rceil \leftarrow L\lceil n/2\rceil +1\leftarrow \dots \leftarrow Ln$;
  

• 用两个指针分别从1和n开始往中间扫描，将后半段交替插入到前半段，变成：

  $L1\to Ln\to L2\to Ln-1\to L3\to Ln-2\dots$;
  
  这里有几个需要注意的点：

1. 我们选取链表的中点节点为 $(n+1)/2$ 下取整，$n$是链表的节点个数。
2. 我们将链表的中点节点划分到链表的前半段。
3. 具体实现细节见代码详解。

如何将两个链表交错合并到一块？

进行完后半段链表的反向之后，a指向后半段链表的首部。

• 1、先让a指向head->next，即a->next = head->next;
• 2、然后head指向a，即head->next = a;
• 3、head在合并完的链表上后移两个位置，a后移一个位置，重复上述过程。

时间复杂度分析: 整个链表总共扫描三次，第一次求总长度，第二次将后半段反向，第三次将后半段交替插入前半段，所以总时间复杂度是 $O(n)$。

3、c++代码

/**
 * Definition for singly-linked list.
 * struct ListNode {
 *     int val;
 *     ListNode *next;
 *     ListNode() : val(0), next(nullptr) {}
 *     ListNode(int x) : val(x), next(nullptr) {}
 *     ListNode(int x, ListNode *next) : val(x), next(next) {}
 * };
 */
class Solution {
public:
    void reorderList(ListNode* head) {
        int n = 0; //统计链表的节点个数
        for(ListNode *p = head; p; p = p->next) n++;
        if(n <= 2) return ; //如果链表的节点个数小于等于2，就没有重新排列的必要了
        ListNode *cur = head; 
        //找到中点节点，由第一个节点跳(n+1)/2 -1步到达中点节点
        for(int i = 0; i < (n+1)/2 -1; i++ ) cur = cur->next; 
        ListNode *a = cur; //a指针指向链表中点
        ListNode *b = cur->next; //b指针指向链表中点的下一个节点
        
        while(b) //将链表的后半段反向
        {
            ListNode *next = b->next; //保留b的next节点
            b->next = a;
            a = b, b = next;
        }
        cur->next = 0; //给前半段链表添加一个结束标记
        ListNode *tmp;
        while(head && head != a)//一个是遇到中点停止，一个是head, a左右两指针相遇停止
        {
            tmp = a->next;
            a->next = head->next;
            head->next = a;
            head = head->next->next;
            a = tmp;
        }
    }
};

原题链接： 143. 重排链表