重构链表：拆解与重组的艺术

前端

2023-12-18 01:55:07

引言：链表的本质

链表是一种广泛应用于计算机科学中的数据结构，它由一系列节点组成，每个节点都包含数据和指向下一个节点的指针。链表的优势在于它可以高效地插入和删除元素，同时保持元素的有序性。

链表重构：拆解与重组

链表重构涉及将一个链表拆分成两个部分，然后将其中一部分插入到另一部分中。这是一种常见的操作，在各种算法和数据处理场景中都有应用，例如：

将链表按奇偶性拆分
重排链表中的元素
复制链表的一部分
合并两个有序链表

算法步骤：分而治之

链表重构的算法步骤可以概括如下：

拆分链表：
- 使用快慢指针技术找到链表的中间节点。
- 将链表拆分成前半部分和后半部分，并将后半部分保存为单独的链表。
反转后半部分：
- 反转后半部分的链表，使节点的顺序倒置。
插入后半部分：
- 遍历前半部分的链表，并将后半部分的节点逐个插入到前半部分的节点之后。
- 更新指针以连接链表。

示例：拆分和插入链表

假设我们有一个链表如下：

1 -> 2 -> 3 -> 4 -> 5 -> 6

要将链表按奇偶性拆分，我们可以使用以下步骤：

拆分链表：
- 慢指针 slow 从头节点开始，每次前进一步。
- 快指针 fast 每次前进两步。
- 当快指针到达链表尾部时，慢指针将指向中间节点。
- 将链表拆分为前半部分 head1 和后半部分 head2。
反转后半部分：
- 将后半部分链表 head2 反转。
插入后半部分：
- 遍历前半部分链表 head1。
- 将后半部分链表 head2 的第一个节点插入到前半部分链表 head1 的当前节点之后。
- 更新指针以连接链表。

代码演示：

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

def split_and_insert(head):
    # 拆分链表
    slow = head
    fast = head
    while fast and fast.next:
        slow = slow.next
        fast = fast.next.next

    head1 = head
    head2 = slow.next
    slow.next = None

    # 反转后半部分
    prev = None
    while head2:
        next = head2.next
        head2.next = prev
        prev = head2
        head2 = next

    # 插入后半部分
    while head1 and prev:
        next1 = head1.next
        head1.next = prev
        prev = prev.next
        head1.next = next1

    return head1