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题目来源:92. 反转链表 II
解法1:模拟
注意 STL 的 reverse() 是左闭右开的。
代码:
c
class Solution
{
public:
ListNode *reverseBetween(ListNode *head, int left, int right)
{
vector<int> nums = getNums(head);
reverse(nums.begin() + left - 1, nums.begin() + right);
return buildList(nums);
}
// 辅函数 - 遍历链表
vector<int> getNums(ListNode *head)
{
ListNode *p = head;
vector<int> nums;
while (p)
{
nums.push_back(p->val);
p = p->next;
}
return nums;
}
// 辅函数 - 根据数组建立链表
ListNode *buildList(vector<int> &nums)
{
ListNode *dummy = new ListNode(0);
ListNode *cur = dummy;
for (int &num : nums)
{
ListNode *node = new ListNode(num);
cur->next = node;
cur = cur->next;
}
return dummy->next;
}
};
结果:
复杂度分析:
时间复杂度:O(N),其中 N 是链表总节点数。最坏情况下,需要遍历整个链表。
空间复杂度:O(N),其中 N 是链表总节点数。用到了辅助数组 nums 存储链表元素。
解法2:穿针引线
反转 left 到 right 部分以后,再拼接起来。
我们还需要记录 left 的前一个节点,和 right 的后一个节点。如图所示:
代码:
c
class Solution
{
public:
ListNode *reverseBetween(ListNode *head, int left, int right)
{
ListNode *dummy = new ListNode(0, head);
ListNode *pre = dummy;
// 从虚拟头节点走 left - 1 步,来到 left 节点的前一个节点
for (int i = 0; i < left - 1; i++)
pre = pre->next;
// 从 pre 再走 right - left + 1 步,来到 right 节点
ListNode *rightNode = pre;
for (int i = 0; i < right - left + 1; i++)
rightNode = rightNode->next;
// 切断出一个子链表(截取链表)
ListNode *leftNode = pre->next;
ListNode *cur = rightNode->next;
// 切断链接
pre->next = nullptr;
rightNode->next = nullptr;
// 反转链表的子区间
reverseLinkedList(leftNode);
// 接回到原来的链表中
pre->next = rightNode;
leftNode->next = cur;
return dummy->next;
}
// 辅函数 - 反转链表
void reverseLinkedList(ListNode *head)
{
ListNode *pre = nullptr;
ListNode *cur = head;
while (cur)
{
ListNode *next = cur->next;
cur->next = pre;
pre = cur;
cur = next;
}
}
};
结果:
复杂度分析:
时间复杂度:O(N),其中 N 是链表总节点数。最坏情况下,需要遍历整个链表。
空间复杂度:O(1),只用到了常数个指针变量。
解法3:一次遍历「穿针引线」反转链表(头插法)
整体思想是:
在需要反转的区间里,每遍历到一个节点,让这个新节点来到反转部分的起始位置。
下面的图展示了整个流程:
下面我们具体解释如何实现。使用三个指针变量 pre、curr、next 来记录反转的过程中需要的变量,它们的意义如下:
- cur:指向待反转区域的第一个节点 left;
- next:永远指向 curr 的下一个节点,循环过程中,curr 变化以后 next 会变化;
- pre:永远指向待反转区域的第一个节点 left 的前一个节点,在循环过程中不变。
我们使用 ①、②、③ 标注「穿针引线」的步骤。
操作步骤:
- 先将 curr 的下一个节点记录为 next;
- 执行操作 ①:把 curr 的下一个节点指向 next 的下一个节点;
- 执行操作 ②:把 next 的下一个节点指向 pre 的下一个节点;
- 执行操作 ③:把 pre 的下一个节点指向 next。
第 1 步完成以后「拉直」的效果如下:
第 2 步,同理。同样需要注意 「穿针引线」操作的先后顺序。
第 2 步完成以后「拉直」的效果如下:
第 3 步,同理。
第 3 步完成以后「拉直」的效果如下:
结果:
复杂度分析:
时间复杂度:O(N),其中 N 是链表总节点数。最坏情况下,需要遍历整个链表。
空间复杂度:O(1),只用到了常数个指针变量。