Leetcode两两交换链表中的节点(24)

Posted 2022-12-13 优雅的心情

文章目录

• 题目描述
• 方法一：递归
• • • 思路与算法
    • 复杂度分析
• 方法二：迭代
• • • 思路与算法
    • 复杂度分析

题目描述

给定一个链表，两两交换其中相邻的节点，并返回交换后的链表。
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：

输入：head = [1,2,3,4]
输出：[2,1,4,3]
示例 2：

输入：head = []
输出：[]
示例 3：

输入：head = [1]
输出：[1]

方法一：递归

思路与算法

可以通过递归的方式实现两两交换链表中的节点。

递归的终止条件是链表中没有节点，或者链表中只有一个节点，此时无法进行交换。

如果链表中至少有两个节点，则在两两交换链表中的节点之后，原始链表的头节点变成新的链表的第二个节点，原始链表的第二个节点变成新的链表的头节点。链表中的其余节点的两两交换可以递归地实现。在对链表中的其余节点递归地两两交换之后，更新节点之间的指针关系，即可完成整个链表的两两交换。

用 head 表示原始链表的头节点，新的链表的第二个节点，用 newHead 表示新的链表的头节点，原始链表的第二个节点，则原始链表中的其余节点的头节点是 newHead.next。令 head.next = swapPairs(newHead.next)，表示将其余节点进行两两交换，交换后的新的头节点为 head 的下一个节点。然后令 newHead.next = head，即完成了所有节点的交换。最后返回新的链表的头节点 newHead。

代码

class Solution 
    public ListNode swapPairs(ListNode head) 
        if (head == null || head.next == null) 
            return head;
        
        ListNode newHead = head.next;
        head.next = swapPairs(newHead.next);
        newHead.next = head;
        return newHead;
    

复杂度分析

• 时间复杂度：O(n)O(n)，其中 nn 是链表的节点数量。需要对每个节点进行更新指针的操作。

• 空间复杂度：O(n)O(n)，其中 nn 是链表的节点数量。空间复杂度主要取决于递归调用的栈空间。

方法二：迭代

思路与算法

也可以通过迭代的方式实现两两交换链表中的节点。

创建哑结点 dummyHead，令 dummyHead.next = head。令 temp 表示当前到达的节点，初始时 temp = dummyHead。每次需要交换 temp 后面的两个节点。

如果 temp 的后面没有节点或者只有一个节点，则没有更多的节点需要交换，因此结束交换。否则，获得 temp 后面的两个节点 node1 和 node2，通过更新节点的指针关系实现两两交换节点。

具体而言，交换之前的节点关系是 temp -> node1 -> node2，交换之后的节点关系要变成 temp -> node2 -> node1，因此需要进行如下操作。

temp.next = node2
node1.next = node2.next
node2.next = node1

完成上述操作之后，节点关系即变成 temp -> node2 -> node1。再令 temp = node1，对链表中的其余节点进行两两交换，直到全部节点都被两两交换。

两两交换链表中的节点之后，新的链表的头节点是 dummyHead.next，返回新的链表的头节点即可。

代码

class Solution 
    public ListNode swapPairs(ListNode head) 
        ListNode dummyHead = new ListNode(0);
        dummyHead.next = head;
        ListNode temp = dummyHead;
        while (temp.next != null && temp.next.next != null) 
            ListNode node1 = temp.next;
            ListNode node2 = temp.next.next;
            temp.next = node2;
            node1.next = node2.next;
            node2.next = node1;
            temp = node1;
        
        return dummyHead.next;
    

复杂度分析

• 时间复杂度：O(n)O(n)，其中 nn 是链表的节点数量。需要对每个节点进行更新指针的操作。

• 空间复杂度：O(1)O(1)。