算法实战：图解 LeetCode 24. 两两交换链表中的节点

后端

2023-12-19 00:01:26

前言

链表是一种重要的数据结构，广泛应用于各种编程场景。LeetCode 24 题考察了链表操作的进阶技巧——两两交换链表中的节点。本篇文章将深入剖析此算法的原理和实现，辅以清晰的图示和示例，带你领略算法之美。

算法原理

两两交换链表节点的算法核心思想是：逐对交换相邻节点的指向，从而实现节点的交换。具体步骤如下：

初始化： 设置两个指针 prev 和 curr 分别指向链表的头节点和第一个要交换的节点。
两两交换：
- 交换 curr 和 curr.next 的 next 指向。
- 更新 prev 的 next 指向为 curr.next。
- 更新 curr 为 curr.next。
循环交换： 重复步骤 2，直到 curr 为 None。
返回结果： 返回 prev 指向的节点，即交换后的链表头节点。

图解演示

为了更好地理解算法，我们使用图解来演示两两交换链表节点的过程：

初始链表：

1 -> 2 -> 3 -> 4

第一步：

prev: 1
curr: 2

第二步：

1 -> 4 -> 2 -> 3
prev: 1
curr: 4

第三步：

1 -> 4 -> 2 -> 3
prev: 4
curr: 2

第四步：

1 -> 4 -> 3 -> 2
prev: 4
curr: 3

第五步：

1 -> 4 -> 3 -> 2
prev: 3
curr: None

交换完成：

4 -> 1 -> 3 -> 2

代码实现

def swap_pairs(head):
    # 初始化指针
    prev = None
    curr = head

    while curr and curr.next:
        # 保存下一个节点
        next_pair = curr.next.next

        # 两两交换
        second = curr.next
        second.next = curr
        curr.next = next_pair

        # 更新指针
        if prev:
            prev.next = second
        else:
            head = second
        prev = curr
        curr = next_pair

    return head