⭐算法入门⭐《链表》中等02 —— LeetCode 143. 重排链表

Posted 2021-09-28 英雄哪里出来

一、题目

1、题目描述

  给定一个单链表 $L$ 的头节点 $head$ ，单链表 $L$ 表示为：$$L_0\to L_1\to ...\to L_{n-1}\to L_n$$请将其重新排列后变为：$$L_0\to L_n\to L1\to L_{n-1}\to L_2\to L_{n-2}\to ...$$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。
  样例输入： head = [1,2,3,4,5,6,7]
  样例输出： [1,7,2,6,3,5,4]

2、基础框架

• C语言 版本给出的基础框架代码如下：

void reorderList(struct ListNode* head) {

}

3、原题链接

LeetCode 143. 重排链表
剑指 Offer II 026. 重排链表

二、解题报告

1、思路分析

  1）首先，利用快慢指针，将链表拆成两个链表，第一个链表为前半部分，第二个链表为后半部分；
  2）然后，将第二个链表进行翻转；
  3）最后，将两个链表进行合并。

2、时间复杂度

  三步操作都是 $O(n)$ 的，并且是互相独立的部分。

3、代码详解

// 奇数：  L1 -> L2 -> L3  返回  L2
// 偶数：  L1 -> L2        返回  L2
struct ListNode* getHalf(struct ListNode* head) {
    struct ListNode *prev, *slow, *fast, *half;
    if(head == NULL) {
        return head;
    }
    prev = NULL;
    slow = head;
    fast = head;
    while(fast && fast->next) {
        prev = slow;
        slow = slow->next;
        fast = fast->next->next;
    }
    half = slow;
    if(prev)
        prev->next = NULL;
    return half;
}

struct ListNode *removeNextAndReturn(struct ListNode* now) {   // (1)
    struct ListNode *retNode;
    if(now == NULL || now->next == NULL) {
        return NULL;                                           // (2)
    } 
    retNode = now->next;                                       // (3)
    now->next = now->next->next;                               // (4)
    return retNode;
}

struct ListNode* reverseList(struct ListNode* head) {
    struct ListNode *newHead;
    struct ListNode *doRemoveNode = head;                      // (5)
    while(doRemoveNode) {                                      // (6)
        newHead = removeNextAndReturn(doRemoveNode);           // (7)
        if(newHead) {                                          // (8)
            newHead->next = head;                              
            head = newHead;                
        }else {
            break;                                             // (9)
        }
    }
    return head;
}

struct ListNode* merge(struct ListNode* a, struct ListNode* b) {
    struct ListNode* tmp;
    if(a == NULL) {
        return b;
    }
    tmp = a->next;                                            // (10)
    a->next = b;                                              // (11)
    b->next = merge(tmp, b->next);                            // (12)
    return a;
}

void reorderList(struct ListNode* head){
    struct ListNode* half = getHalf(head);
    if(head == half)
        return head;                                         // (13)
    half = reverseList(half);                                // (14)
    merge(head, half);                                       // (15)
}

• $(1)$ 删除 now 的 next 结点，并且返回
• $(2)$ 本身为空或者下一个结点为空，返回空
• $(3)$ 将需要删除的结点缓存起来，供后续返回
• $(4)$ 执行删除 now->next 的操作
• $(5)$ doRemoveNode->next 是将要被删除的结点，所以 doRemoveNode 需要被缓存起来，不然都不知道怎么进行删除
• $(6)$ 没有需要删除的结点了
• $(7)$ 删除 doRemoveNode 的下一个节点并返回被删除的结点
• $(8)$ 如果有被删除的结点，则插入头部
• $(9)$ 如果没有，则跳出迭代
• $(10)$ 简单缓存一下
• $(11)$ 将 a 指向 b
• $(12)$ 将 b 指向 a->next 和 b->next 合并后的结果
• $(13)$ 只有一个元素的情况
• $(14)$ 执行链表反转
• $(15)$ 合并两个链表

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三、本题小知识

  合并链表可以采用递归实现，容易理解。

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四、加群须知

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