每 K 个一组翻转链表：算法巧思与应用场景

2024-02-09 14:10:18

利用巧妙技巧：将链表节点每 K 个分组翻转

在计算机科学浩瀚的领域中，链表以其高效的存储和数据访问特性备受青睐。为了驾驭链表的强大功能，程序员经常需要执行各种操作，其中之一就是翻转链表中的节点。想象一下，你有一串珠子项链，你想把每三颗珠子翻转过来，保持项链的整体顺序不变。听起来很有趣吧？本文将深入探讨一项精巧的算法，它可以将链表中的节点每 K 个分组翻转，同时保持令人印象深刻的时间和空间复杂度。

算法概览

我们希望实现的目标是，给定一个链表和一个整数 K，将链表中的节点每 K 个一组进行翻转。举个例子，假设我们有链表 1 -> 2 -> 3 -> 4 -> 5 -> 6 -> 7，K = 3，翻转后链表将变为 3 -> 2 -> 1 -> 6 -> 5 -> 4 -> 7。

为了实现这一目标，我们引入三个指针：prev、curr 和 next，它们分别代表前一个、当前和下一个节点。我们从链表的头节点开始，逐步翻转节点组，直到到达链表的末尾。

算法步骤

初始化：
- prev = null
- curr = 链表的头节点
- next = 链表的头节点
循环：
- 直到 next 为空，执行以下步骤：
  - 将 next 的下一个节点赋值给 temp
  - 将 next 指向 prev
  - 将 prev 指向 next
  - 将 next 指向 temp
  - 将 prev 和 curr 向后移动 K-1 个节点
设置新链表头：
- 将 curr 设置为新的链表头节点

算法演示

让我们通过一个例子来理解算法的实际运作方式。考虑链表 1 -> 2 -> 3 -> 4 -> 5 -> 6 -> 7，K = 3。

初始状态：
- prev = null
- curr = 1
- next = 1
第一次迭代：
- temp = 2
- next -> prev = null
- prev -> next = 1
- next -> next = temp
- prev = 1
- curr = 2
第二次迭代：
- temp = 3
- next -> prev = 1
- prev -> next = 2
- next -> next = temp
- prev = 2
- curr = 3
第三次迭代：
- temp = 4
- next -> prev = 2
- prev -> next = 3
- next -> next = temp
- prev = 3
- curr = 4
循环继续，直到 curr = 7

最终结果： 链表被翻转为 3 -> 2 -> 1 -> 6 -> 5 -> 4 -> 7

代码示例

以下是使用 Python 实现该算法的代码示例：

def reverse_k_group(head, k):
    prev = None
    curr = head
    next = head

    while curr:
        for i in range(k-1):
            if next.next:
                next = next.next
            else:
                break
        if i == k-1:
            for j in range(k):
                temp = next.next
                next.next = prev
                prev = next
                next = temp
            curr.next = prev
            prev = curr
            curr = curr.next
    return head