[LeetCode] Reverse Nodes in k-Group 每k个一组翻转链表

Given a linked list, reverse the nodes of a linked list k at a time and return its modified list.

k is a positive integer and is less than or equal to the length of the linked list. If the number of nodes is not a multiple of k then left-out nodes in the end should remain as it is.

Example:

Given this linked list: 1->2->3->4->5

For k = 2, you should return: 2->1->4->3->5

For k = 3, you should return: 3->2->1->4->5

Note:

Only constant extra memory is allowed.
You may not alter the values in the list's nodes, only nodes itself may be changed.

这道题让我们以每k个为一组来翻转链表，实际上是把原链表分成若干小段，然后分别对其进行翻转，那么肯定总共需要两个函数，一个是用来分段的，一个是用来翻转的，以题目中给的例子来看，对于给定链表 1->2->3->4->5，一般在处理链表问题时，大多时候都会在开头再加一个 dummy node，因为翻转链表时头结点可能会变化，为了记录当前最新的头结点的位置而引入的 dummy node，加入 dummy node 后的链表变为 -1->1->2->3->4->5，如果k为3的话，目标是将 1,2,3 翻转一下，那么需要一些指针，pre 和 next 分别指向要翻转的链表的前后的位置，然后翻转后 pre 的位置更新到如下新的位置：

-->->->->->

 |        |  |

pre      cur next

-->->->->->

    |     |  |

   cur   pre next

以此类推，只要 cur 走过k个节点，那么 next 就是 cur->next，就可以调用翻转函数来进行局部翻转了，注意翻转之后新的 cur 和 pre 的位置都不同了，那么翻转之后，cur 应该更新为 pre->next，而如果不需要翻转的话，cur 更新为 cur->next，代码如下所示：

解法一：

class Solution {

public:

    ListNode* reverseKGroup(ListNode* head, int k) {

        if (!head || k == ) return head;

        ListNode *dummy = new ListNode(-), *pre = dummy, *cur = head;

        dummy->next = head;

        for (int i = ; cur; ++i) {

            if (i % k == ) {

                pre = reverseOneGroup(pre, cur->next);

                cur = pre->next;

            } else {

                cur = cur->next;

            }

        }

        return dummy->next;

    }

    ListNode* reverseOneGroup(ListNode* pre, ListNode* next) {

        ListNode *last = pre->next, *cur = last->next;

        while(cur != next) {

            last->next = cur->next;

            cur->next = pre->next;

            pre->next = cur;

            cur = last->next;

        }

        return last;

    }

};

我们也可以在一个函数中完成，首先遍历整个链表，统计出链表的长度，然后如果长度大于等于k，交换节点，当 k=2 时，每段只需要交换一次，当 k=3 时，每段需要交换2此，所以i从1开始循环，注意交换一段后更新 pre 指针，然后 num 自减k，直到 num<k 时循环结束，参见代码如下：

解法二：

class Solution {

public:

    ListNode* reverseKGroup(ListNode* head, int k) {

        ListNode *dummy = new ListNode(-), *pre = dummy, *cur = pre;

        dummy->next = head;

        int num = ;

        while (cur = cur->next) ++num;

        while (num >= k) {

            cur = pre->next;

            for (int i = ; i < k; ++i) {

                ListNode *t = cur->next;

                cur->next = t->next;

                t->next = pre->next;

                pre->next = t;

            }

            pre = cur;

            num -= k;

        }

        return dummy->next;

    }

};

我们也可以使用递归来做，用 head 记录每段的开始位置，cur 记录结束位置的下一个节点，然后调用 reverse 函数来将这段翻转，然后得到一个 new_head，原来的 head 就变成了末尾，这时候后面接上递归调用下一段得到的新节点，返回 new_head 即可，参见代码如下：

解法三：

class Solution {

public:

    ListNode* reverseKGroup(ListNode* head, int k) {

        ListNode *cur = head;

        for (int i = ; i < k; ++i) {

            if (!cur) return head;

            cur = cur->next;

        }

        ListNode *new_head = reverse(head, cur);

        head->next = reverseKGroup(cur, k);

        return new_head;

    }

    ListNode* reverse(ListNode* head, ListNode* tail) {

        ListNode *pre = tail;

        while (head != tail) {

            ListNode *t = head->next;

            head->next = pre;

            pre = head;

            head = t;

        }

        return pre;

    }

};