征服链表中的节点交换难题：LeetCode 24 解题指南

简介

在计算机科学领域，链表是一种广泛应用的数据结构，它以其高效的插入和删除操作而闻名。链表由一系列节点组成，每个节点包含一个值和指向下一个节点的指针。LeetCode 24 "Swap Nodes in Pairs" 是一道中等难度的链表题目，要求你将链表中的相邻节点成对交换。

解题思路

要解决这道题目，我们可以采用一种称为 "Dummy Head" 的技巧。这个技巧通过在链表的头部插入一个虚拟节点，简化了代码的编写。它充当一个占位符，允许我们在交换相邻节点时不用考虑链表的头部。

具体步骤

1. 创建一个虚拟头结点，并将其指针指向原链表的头结点。
2. 初始化三个指针：prev 指向前一个节点，curr 指向当前节点，next 指向当前节点的下一个节点。
3. 遍历链表，将 curr 和 next 指针成对交换：
   • 将 curr 的指针指向 next 的下一个节点。
   • 将 next 的指针指向 curr。
   • 将 prev 的指针指向 next。
4. 更新 prev、curr 和 next 指针，继续遍历链表。
5. 返回虚拟头结点的下一个节点，即交换后的链表头结点。

代码示例

def swapPairs(head):
    # 创建虚拟头结点
    dummy = ListNode(0)
    dummy.next = head

    # 初始化指针
    prev = dummy
    curr = head
    next = None

    # 遍历链表
    while curr and curr.next:
        next = curr.next
        curr.next = next.next
        next.next = curr
        prev.next = next

        # 更新指针
        prev = curr
        curr = next

    # 返回交换后的链表头结点
    return dummy.next

复杂度分析

时间复杂度：O(n)，其中 n 为链表中的节点数。
空间复杂度：O(1)，因为我们没有使用额外的空间。

拓展思考

LeetCode 24 的解题思路还可以应用于其他链表题目，如：

• 反转链表：将链表中的所有节点反转。
• 删除链表中重复的元素：删除链表中所有重复出现的元素。
• 合并两个有序链表：将两个有序链表合并为一个新的有序链表。

结语

LeetCode 24 "Swap Nodes in Pairs" 是一道经典的链表题目，考察了链表的操作和遍历技巧。通过采用 "Dummy Head" 技巧，我们可以简化代码的编写，并高效地解决该题目。掌握这些技巧对于提高链表问题的解决能力至关重要。