旋转链表 | 一窥算法魅力 | 刷题打卡

2023-12-19 01:33:06

在计算机科学的广袤疆域中，算法犹如一盏指路明灯，照亮了我们通往复杂问题解决方案的道路。今天，我们将聚焦于一个经典的算法难题——旋转链表。在这个任务中，您需要将链表中的每个节点向右移动k位，同时保持链表的完整性。我们将为您揭示算法的魅力，循序渐进地剖析问题的解决之道。

旋转链表：算法洞见

旋转链表算法旨在将链表中的每个节点向右移动k位，并保持链表的完整性。首先，我们需要对链表的结构和算法的基本思路有一个清晰的理解。

链表的基本概念 ：链表是一种重要的数据结构，由一系列彼此连接的节点组成。每个节点包含数据项和指向下一个节点的指针。链表的长度可以通过遍历链表中的节点来确定。
旋转链表的算法思路 ：旋转链表算法的基本思想是：从链表的尾节点开始，将尾节点移动到链表的头部。然后，将原链表的头部节点指向新的尾节点，并更新链表的长度。重复此过程，直到旋转链表中每个节点移动了k位。

代码实现：算法艺术的结晶

在掌握了算法思路之后，让我们将算法付诸实践，通过代码来实现旋转链表。我们将使用Python语言作为我们的编程工具，并提供详细的注释来帮助您理解代码的逻辑和实现细节。

class Node:
    def __init__(self, data):
        self.data = data
        self.next = None


class LinkedList:
    def __init__(self):
        self.head = None
        self.tail = None
        self.length = 0

    def insert_at_end(self, data):
        new_node = Node(data)
        if self.head is None:
            self.head = new_node
            self.tail = new_node
        else:
            self.tail.next = new_node
            self.tail = new_node
        self.length += 1

    def rotate_list(self, k):
        if k <= 0 or k >= self.length:
            return

        # 将链表的长度与k取模，以避免不必要的循环
        k = k % self.length

        # 将尾节点作为移动节点
        move_node = self.tail

        # 循环将移动节点移动到链表头部
        for _ in range(k):
            # 将移动节点的next指针指向链表头部
            move_node.next = self.head

            # 更新移动节点和链表头部
            self.head = move_node
            move_node = move_node.next

            # 将原链表头部指向新的尾节点
            self.tail.next = None
            self.tail = move_node

    def print_list(self):
        current_node = self.head
        while current_node is not None:
            print(current_node.data, end=" ")
            current_node = current_node.next
        print()


# 创建链表
linked_list = LinkedList()
linked_list.insert_at_end(1)
linked_list.insert_at_end(2)
linked_list.insert_at_end(3)
linked_list.insert_at_end(4)
linked_list.insert_at_end(5)

# 打印原始链表
print("Original Linked List:")
linked_list.print_list()

# 旋转链表
linked_list.rotate_list(2)

# 打印旋转后的链表
print("Rotated Linked List:")
linked_list.print_list()