LeetCode 算法：K 个一组翻转链表 c++

本文主要是介绍LeetCode 算法：K 个一组翻转链表 c++，希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值，需要的开发者们随着小编来一起学习吧！

原题链接🔗：K 个一组翻转链表
难度：困难⭐️⭐️⭐️

题目

给你链表的头节点 head ，每 k 个节点一组进行翻转，请你返回修改后的链表。

k 是一个正整数，它的值小于或等于链表的长度。如果节点总数不是 k 的整数倍，那么请将最后剩余的节点保持原有顺序。

你不能只是单纯的改变节点内部的值，而是需要实际进行节点交换。

示例 1：
在这里插入图片描述

输入：head = [1,2,3,4,5], k = 2
输出：[2,1,4,3,5]

示例 2：
在这里插入图片描述

输入：head = [1,2,3,4,5], k = 3
输出：[3,2,1,4,5]

提示：

链表中的节点数目为 n
1 <= k <= n <= 5000
0 <= Node.val <= 1000

进阶：你可以设计一个只用 O(1) 额外内存空间的算法解决此问题吗？

题解

迭代法

题解：

"K 个一组翻转链表"是LeetCode上的一道中等难度的题目，其解题思路可以概括如下：

理解问题：题目要求将给定的链表按照每K个节点为一组进行翻转，如果最后一组不足K个节点，则不翻转。

使用哑节点：在链表的头部添加一个哑节点（dummy node），这样无论原链表的头节点如何变化，哑节点始终作为链表的起始点，简化了边界条件的处理。

遍历链表：从头节点开始遍历链表，找到每K个节点的边界。

翻转每组节点：对于每组找到的K个节点，进行翻转操作。翻转操作可以通过迭代或递归实现。

连接翻转后的节点：将翻转后的节点连接到前一组翻转后的节点后面，形成新的链表。

递归与迭代：递归方法简洁但可能存在栈溢出的风险，迭代方法更安全但代码相对复杂。

边界条件处理：处理链表长度不足K的情况，以及翻转后的链表连接。

下面详细说明迭代方法的步骤：

迭代方法

初始化：使用哑节点指向头节点，定义两个指针groupPrev和curr，分别指向当前组的前一个节点和当前处理的节点。

找到每K个节点：使用curr指针遍历链表，找到每K个节点的最后一位，可以通过一个循环实现。

翻转操作：在找到每K个节点后，使用三个指针（prev、current、next）来翻转这K个节点的连接。

连接翻转后的节点：将翻转后的节点连接到groupPrev后面。

更新指针：更新groupPrev为当前翻转组的最后一个节点，curr为下一个未翻转的节点的开始。

循环：重复步骤2-5，直到curr为nullptr，表示链表已经完全遍历。

返回结果：返回哑节点的下一个节点，即翻转后的链表的头节点。

递归方法

递归方法的核心是将问题分解为更小的子问题：

定义递归函数：递归函数接收当前节点和K值。

终止条件：如果当前节点为空或K为1，直接返回当前节点。

找到K个节点：使用辅助函数找到第K个节点。

翻转操作：翻转当前节点到第K个节点之间的链表。

递归调用：对第K个节点之后的链表进行递归调用。

连接翻转后的节点：将翻转后的子链表连接到翻转前的子链表。

返回结果：返回翻转后的链表。

递归方法的关键在于正确地翻转子链表，并确保递归调用能够正确地处理剩余的链表部分。递归方法的代码实现通常更简洁，但需要注意递归深度和性能问题。

复杂度：时间复杂度O(n)，空间复杂度O(1)。
c++ demo：直接应用LeetCode C++10-K个一组翻转链表中的demo。

#include <iostream>
#include <memory> //std::shared_ptr
#include <utility> // std::pairstruct Node {int value;Node* next;Node(int value) {this->value = value;next = nullptr; //这个千万别忘了，否则容易引发segment fault}
};Node* reverse(Node* head) {Node* pre = nullptr;Node* p = head;while (p) {auto next = p->next;p->next = pre;pre = p;p = next;}return pre;
}// 翻转[head, tail]的元素
std::pair<Node*, Node*> reverse(Node* head, Node* tail) {if (head == nullptr || tail == nullptr) {return {};}Node* pre = nullptr;Node* p = head;// 特别注意：// 这里容易错写成while(p != tail->next)，显然是错误的.// 原因是tail对应的元素翻转后，tail->next不再指向原来的next，而是指向翻转后的next// 除非提前将tail->next在循环外保存，例如：// Node* tail_next = tail->next;// while (p != tail_next) {...}while (pre != tail) { // 这里容易错写成p != tail->nextNode* next = p->next;p->next = pre;pre = p;p = next;}return { tail, head };
}Node* reverse_k(Node* head, int k) {std::shared_ptr<Node> dummy_node(new Node(-1));dummy_node->next = head;Node* pre = dummy_node.get();Node* phead = head;Node* ptail = pre;//从真正头节点前一个位置出发while (phead) {for (int i = 0; i < k; i++) {ptail = ptail->next;if (ptail == nullptr) { //长度不够k则直接返回return dummy_node->next;}}Node* next = ptail->next;//先保存tail的下一个位置,防止断链auto reverse_ret = reverse(phead, ptail);//翻转[phead, ptail]区间phead = reverse_ret.first;ptail = reverse_ret.second;// 更新连接pre->next = phead;ptail->next = next;// 指针向前移动pre = ptail;phead = next;}return dummy_node->next;
}void print_list(Node* head) {Node* p = head;while (p) {std::cout << p->value << "->";p = p->next;}std::cout << "nullptr" << std::endl;;
}int main()
{// case1: 1->2->3->4->5, k=2 ==> 2->1->4->3->5Node n1(1), n2(2), n3(3), n4(4), n5(5);n1.next = &n2;n2.next = &n3;n3.next = &n4;n4.next = &n5;Node* head = &n1;print_list(head);head = reverse_k(head, 2);std::cout << "case1, k=2:" << std::endl;print_list(head);// case2: 1->2->3->4->5, k=3 ==> 3->2->1->4->5n1.next = &n2;n2.next = &n3;n3.next = &n4;n4.next = &n5;head = &n1;head = reverse_k(head, 3);std::cout << "case2, k=3:" << std::endl;print_list(head);// case3: 1->2->3->4->5, k=1 ==> 1->2->3->4->5n1.next = &n2;n2.next = &n3;n3.next = &n4;n4.next = &n5;head = &n1;head = reverse_k(head, 1);std::cout << "case3, k=1:" << std::endl;print_list(head);// case4: 1, k = 1 n1.next = nullptr;head = &n1;head = reverse_k(head, 1);std::cout << "case3, list is 1->nullptr, k=1:" << std::endl;print_list(head);return 0;
}

输出结果：

1->2->3->4->5->nullptr
case1, k=2:
2->1->4->3->5->nullptr
case2, k=3:
3->2->1->4->5->nullptr
case3, k=1:
1->2->3->4->5->nullptr
case3, list is 1->nullptr, k=1:
1->nullptr