圖解:K 個一組翻轉鏈表 | LeetCode 級別:困難

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一. 序

鏈表作爲一種基本的數據結構,本身理解起來很簡單。它通過指針,將一組零散的內存空間(結點),串聯起來,組成一個數據結構。

在面試的算法題中,經常會碰到鏈表相關的面試題。雖然鏈表的結構比較好理解,但是鏈表的題還是比較考教代碼能力的。一些單鏈表的題,指針指來指去,很容易就把結點的 next 指針弄丟了,造成鏈表斷裂。

鏈表翻轉是一個面試中經常會碰到的題,在之前的文章中,也聊過單鏈表翻轉鏈表雙雙翻轉,今天再來聊聊它們的「升級版」,以 K 個爲一組,翻轉鏈表,同時這也是 LeetCode 的第 25 題。

二. K 個一組翻轉鏈表

以 K 個結點爲一組,將給定的單鏈表進行翻轉。有點類似之前的鏈表兩兩翻轉,只是那時的 K = 2。而在這道題中,K 變成一個外部傳入的正整數,它是一個可變的值,並且小於或者等於鏈表的長度。

這道算法題,會用到之前的知識,既然 K 是可變的,我們無法估計 K 的大小,但是我們可以將原始鏈表,以 K 個結點爲一組,執行單鏈表翻轉的邏輯。

這就要用到之前《單鏈表翻轉》的技巧了,不瞭解的建議先讀讀之前的文章。

既然需要將原始鏈表先以 K 個結點分組,再依次執行單鏈表翻轉,在每組字鏈表翻轉之後,還需要將它們再串起來,否者鏈表不就斷裂了麼。

這就需要使用兩個變量 prev 和 end,分別記錄子鏈表的前驅結點,以及子鏈表的尾結點。有了 end 這個子鏈表的尾結點,就可以很容易通過 end.next 拿到下一個子鏈表的頭結點。

依據這幾個結點,就可以完成子鏈表的翻轉,以及保證在子鏈表翻轉後依然可以串起來。

另外有一個特殊處理的地方,當原始鏈表以 K 個結點爲一組分組時,末尾不滿一組的子鏈表,保持原樣不進行翻轉。

參考鏈表兩兩翻轉的思路,爲了保證我們的代碼邏輯統一,我們增加一個虛擬的頭結點 dummy,來方便我們編寫代碼。

直接上代碼,細節都在註釋裏。

class Solution {
  public ListNode reverseKGroup(ListNode head, int k) {
    // 增加虛擬頭結點
    ListNode dummy = new ListNode(0);
    dummy.next = head;
    
    // 定義 prev 和 end 結點
    ListNode prev = dummy;
    ListNode end = dummy;
    
    while(end.next != null) {
      // 以 k 個結點爲條件,分組子鏈表
      for (int i = 0; i < k && end != null; i++)
        end = end.next;
      // 不足 K 個時不處理
      if (end == null)
        break;
      // 處理子鏈表
      ListNode start = prev.next;
      ListNode next = end.next;
      end.next = null;
      // 翻轉子鏈表
      prev.next = reverseList(start);
      // 將子連表前後串起來
      start.next = next;
      prev = start;
      end = prev;
    }
    return dummy.next;
  }
  
  // 遞歸完成單鏈表翻轉
  private ListNode reverseList(ListNode head) {
    if (head == null || head.next == null)
      return head;
    ListNode p = reverseList(head.next);
    head.next.next = head;
    head.next = null;
    return p;
  }
}

這裏單鏈表的翻轉,使用了遞歸,一般 K 值都不會太大,所以用遞歸沒問題,當然你也可以換成循環實現。對細節不瞭解的,可以參見《單鏈表翻轉》。

三. 小結時刻

到這裏單鏈表,按 K 分組翻轉的具體思路和代碼,就介紹清楚了。我這種處理方式可能不是最高效的,但是應該是比較清晰的。

另外在實際面試中,其實很多場景下,都不會直接出 leetcode 上的算法題,都會稍微變種一下,但是大家要學會將複雜問題,轉化爲簡單問題來解決。

到這裏,鏈表翻轉的基礎題,基本上就說清楚了,包含三個篇文章:

今天就到這裏,有任何問題歡迎留言討論。

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