链表中的节点每k个一组反转

2023-12-22 15:49:04

前言

链表是一种常见的数据结构，它由一系列相互连接的节点组成，每个节点包含一个值和指向下一个节点的指针。链表可以用来存储各种类型的数据，包括数字、字符串和对象。

在某些情况下，我们需要将链表中的节点每k个一组反转。例如，如果我们有一个包含以下值的链表：

1 -> 2 -> 3 -> 4 -> 5 -> 6 -> 7 -> 8 -> 9 -> 10

并且我们希望将链表中的节点每3个一组反转，那么反转后的链表将变为：

3 -> 2 -> 1 -> 6 -> 5 -> 4 -> 9 -> 8 -> 7 -> 10

方法

1. 使用栈

我们可以使用栈来实现链表中节点每k个一组的反转。具体步骤如下：

将链表中的前k个节点压入栈中。
将栈中的节点弹出并插入到链表中。
将链表中的指针移动到下一个节点。
重复步骤1-3，直到链表中的所有节点都反转完成。

2. 使用递归

我们也可以使用递归来实现链表中节点每k个一组的反转。具体步骤如下：

将链表中的前k个节点反转。
将反转后的链表与剩余的链表连接起来。
重复步骤1-2，直到链表中的所有节点都反转完成。

3. 使用迭代

我们也可以使用迭代来实现链表中节点每k个一组的反转。具体步骤如下：

将链表中的前k个节点反转。
将反转后的链表与剩余的链表连接起来。
将链表中的指针移动到下一个节点。
重复步骤1-3，直到链表中的所有节点都反转完成。

复杂度分析

时间复杂度：这三种方法的时间复杂度都是O(n)，其中n是链表中的节点数。
空间复杂度：这三种方法的空间复杂度都是O(k)，其中k是反转的组数。

代码示例

# 使用栈实现链表中节点每k个一组的反转

def reverse_k_group_using_stack(head, k):
  """
  将链表中的节点每k个一组反转。

  参数：
    head: 链表的头节点。
    k: 反转的组数。

  返回：
    反转后的链表的头节点。
  """

  stack = []
  current = head

  while current:
    # 将前k个节点压入栈中
    for _ in range(k):
      if not current:
        break
      stack.append(current.val)
      current = current.next

    # 将栈中的节点弹出并插入到链表中
    for _ in range(k):
      if not stack:
        break
      current.val = stack.pop()
      current = current.next

  return head


# 使用递归实现链表中节点每k个一组的反转

def reverse_k_group_using_recursion(head, k):
  """
  将链表中的节点每k个一组反转。

  参数：
    head: 链表的头节点。
    k: 反转的组数。

  返回：
    反转后的链表的头节点。
  """

  if not head or k == 1:
    return head

  # 反转前k个节点
  new_head = reverse_k_group_using_recursion(head.next, k - 1)

  # 将反转后的链表与剩余的链表连接起来
  head.next.next = head
  head.next = new_head

  return new_head


# 使用迭代实现链表中节点每k个一组的反转

def reverse_k_group_using_iteration(head, k):
  """
  将链表中的节点每k个一组反转。

  参数：
    head: 链表的头节点。
    k: 反转的组数。

  返回：
    反转后的链表的头节点。
  """

  dummy = ListNode(0)
  dummy.next = head

  prev = dummy
  current = head

  while current:
    # 将前k个节点反转
    for _ in range(k):
      if not current:
        break
      next = current.next
      current.next = prev
      prev = current
      current = next

    # 将反转后的链表与剩余的链表连接起来
    head.next = current
    prev = head
    head = current

    for _ in range(k):
      if not current:
        break
      current = current.next

  return dummy.next