力扣题解24. 两两交换链表中的节点(图解递归和双指针)

发布时间:2024年01月11日

24. 两两交换链表中的节点

题目描述:

给你一个链表,两两交换其中相邻的节点,并返回交换后链表的头节点。你必须在不修改节点内部的值的情况下完成本题(即,只能进行节点交换)。

示例 1:

img

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]

提示:

  • 链表中节点的数目在范围 [0, 100]
  • 0 <= Node.val <= 100

方法一:递归

    /**
     * 1、递归 -- 0ms(100.00%), 40.40MB(5.13%)
     * <p>
     * 时间复杂度:O(n)
     * <p>
     * 空间复杂度:O(n)
     */
    class Solution {
        public ListNode swapPairs(ListNode head) {
            // 如果链表为空或只有一个节点,直接返回头节点,不需要进行交换
            if (head == null || head.next == null) {
                return head;
            }
          
            // 递归调用swapPairs函数,处理剩余的节点,传入头【节点的下一个节点的下一个节点】,返回值赋值给tmp
            ListNode tmp = swapPairs(head.next.next);
            // 获取当前节点的下一个节点赋值给p
            ListNode p = head.next;
          
            // 将下一个节点的next指针指向当前节点,完成交换
            p.next = head;
            // 将当前节点的next指针指向递归调用的结果,继续处理剩余的节点
            head.next = tmp;
          
            // 返回交换后的头节点
            return p;
        }
    }
代码解析

这个函数的作用是将链表中的每两个相邻节点进行交换,并返回新的头节点。具体步骤如下:

  1. 首先判断链表是否为空或只有一个节点,如果是,则直接返回头节点,因为不需要交换。
  2. 然后递归调用 swapPairs 函数,传入参数为当前节点的下一个节点的下一个节点(即跳过了两个节点)。这样可以处理剩余的节点。
  3. 接下来,获取当前节点的下一个节点,并将其赋值给变量 p
  4. pnext 指针指向当前节点,完成两个节点的交换。
  5. 将当前节点的 next 指针指向递归调用的结果,即交换后的剩余节点。
  6. 最后返回交换后的头节点 p

通过递归调用,该函数会逐层向下处理链表,直到到达链表末尾。在每一层递归中,都会交换相邻的两个节点,并将结果传递给下一层递归。最终,当递归到最底层时,所有相邻节点都被成功交换,然后逐层向上返回,最终得到交换后的链表。

图解

示例一:

image

示例二:

image

方法二:虚拟头节点 + 双指针

    /**
     * 2、虚拟头节点 + 双指针 -- 0ms(100.00%), 39.89MB(19.62%)
     * <p>
     * 时间复杂度:O(n)
     * <p>
     * 空间复杂度:O(1)
     */
    class Solution2 {
        public ListNode swapPairs(ListNode head) {
            // 创建虚拟头节点,并将其 next 指向原始链表的头节点
            ListNode dummy = new ListNode(0, head);
            // 创建两个指针 pre 和 cur,将 pre 初始化为虚拟头节点
            ListNode pre = dummy;
            // 将 cur 初始化为原始链表的头节点而不是虚拟头节点
            ListNode cur = head;

            // 循环条件:当前节点 cur 和它的下一个节点 cur.next 均不为 null, 不为 null 才能进行交换
            while (cur != null && cur.next != null) {
                // 创建临时节点 tmp,保存下一个节点的引用
                ListNode tmp = cur.next;
              
                // 将当前节点 cur 的 next 指针指向下一个节点的下一个节点,跳过下一个节点
                cur.next = tmp.next;
                // 将临时节点 tmp 的 next 指针指向当前节点 cur,完成交换
                tmp.next = cur;
                // 将前一个节点 pre 的 next 指针指向交换后的新节点 tmp
                pre.next = tmp;

                // 将 pre 移动到下一对相邻节点的前一个节点,即当前节点 cur
                pre = cur;
                // 将 cur 移动到下一对相邻节点的当前节点,即下一个节点
                cur = cur.next;
            }

            // 返回虚拟头节点 dummy 的 next,即完成相邻节点的交换后的链表
            return dummy.next;
        }
    }
代码解析
  • 算法通过维护一个虚拟头节点,利用两个指针 precur 在链表中遍历,不断交换相邻的节点。

  • 这种方式可以避免对头节点的特殊处理

  • 循环里主要是三个步骤:报存引用、更换 next 指针指向、移动指针

图解

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文章来源:https://blog.csdn.net/qq_54088234/article/details/135534090
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