旋转链表：掌握有效移动链表技巧

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2023-09-23 01:10:39

旋转链表：化繁为简的艺术

在计算机科学中，链表是一种广泛使用的线性数据结构。链表由一系列节点组成，每个节点包含一个数据项和指向下一个节点的指针。链表操作对于各种应用至关重要，包括存储有序数据、管理内存以及实现队列和栈等数据结构。

旋转链表是一种特定的链表操作，涉及将链表中的节点移动一定数量的位置。例如，如果我们有一个链表[1, 2, 3, 4, 5]，并希望将其旋转两个位置，结果将是[3, 4, 5, 1, 2]。

旋转链表可能看起来像一个复杂的任务，但使用正确的算法，它可以有效且高效地完成。在本文中，我们将深入探讨旋转链表的算法，并提供详细的步骤和代码示例，帮助您掌握这一重要的数据结构操作。

算法剖析：巧用循环和指针

旋转链表的算法基于两个关键概念：循环和指针。循环允许我们遍历链表中的所有节点，而指针使我们能够轻松移动和重新连接节点。

算法步骤：

计算链表长度： 首先，我们需要计算链表的长度。这可以通过遍历链表并计算节点的数量来完成。
确定移动距离： 接下来，我们需要确定要移动的距离k。如果k大于链表长度，则将k取余链表长度以获得实际移动距离。
移动指针： 从链表头开始，移动一个指针k个位置，称为“newHead”。这将是旋转后链表的新头节点。
断开原链表： 在“newHead”节点之前断开原链表，并将原链表头指向“newHead”。
连接链表： 最后，将原链表尾与“newHead”之前的节点连接起来，完成链表的旋转。

代码实现：清晰明了

以下是旋转链表算法的Python实现：

def rotate_list(head, k):
  """
  Rotates a linked list by a given number of positions.

  Args:
    head (ListNode): The head of the linked list.
    k (int): The number of positions to rotate the list.

  Returns:
    ListNode: The head of the rotated linked list.
  """

  # Calculate the length of the linked list
  length = 0
  current = head
  while current:
    length += 1
    current = current.next

  # Adjust k to be within the range of the list length
  k %= length

  # If k is 0, no rotation is needed
  if k == 0:
    return head

  # Move the newHead pointer k positions from the head
  new_head = head
  for _ in range(k):
    new_head = new_head.next

  # Break the original linked list
  prev = None
  current = head
  while current != new_head:
    prev = current
    current = current.next

  prev.next = None

  # Connect the original linked list tail to the newHead
  current.next = head

  # Return the new head of the rotated linked list
  return new_head