力扣第二十四题——两两交换链表中的节点

内容介绍

给你一个链表,两两交换其中相邻的节点,并返回交换后链表的头节点。你必须在不修改节点内部的值的情况下完成本题(即,只能进行节点交换)。

示例 1:

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输入:head = [1,2,3,4]
输出:[2,1,4,3]

示例 2:

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输入:head = []
输出:[]

示例 3:

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输入:head = [1]
输出:[1]

提示:

  • 链表中节点的数目在范围 [0, 100]
  • 0 <= Node.val <= 100

完整代码

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 struct ListNode* swapPairs(struct ListNode* head) {
    if (head == NULL || head->next == NULL) {
        return head;
    }
    struct ListNode* newHead = head->next;
    head->next = swapPairs(newHead->next);
    newHead->next = head;
    return newHead;
}

思路详解

  1. 功能描述 : 该函数swapPairs接收一个链表的头节点head,并返回交换后的链表头节点。交换规则是:每两个相邻的节点进行交换。如果链表中的节点数为奇数,则最后一个节点保持不变。

  2. 递归终止条件

    • 当链表为空(head == NULL)或链表中只有一个节点(head->next == NULL)时,无需交换,直接返回当前头节点head
  3. 递归过程

    • 首先,定义一个新的头节点newHead,指向当前头节点head的下一个节点。这是因为交换后,原来的第二个节点将成为新的头节点。
    • 接着,将当前头节点head的下一个节点的指针指向下一对节点交换后的头节点。这里使用了递归调用swapPairs(newHead->next),实现了链表的递归交换。
    • 然后,将新的头节点newHead的下一个节点指向当前头节点head,完成两两交换。
    • 最后,返回新的头节点newHead
  4. 递归展开过程: 假设链表为:1 -> 2 -> 3 -> 4 -> 5

    • 第一次调用:head = 1,newHead = 2。交换后,链表变为:2 -> 1 -> 3 -> 4 -> 5
    • 第二次调用:head = 3,newHead = 4。交换后,链表变为:2 -> 1 -> 4 -> 3 -> 5
    • 第三次调用:head = 5,由于只有一个节点,直接返回,无需交换。
  5. 递归返回过程

    • 在递归返回过程中,每一层都会完成两两节点的交换,并将新的头节点返回给上一层,最终形成完整的交换后的链表。

知识点精炼

一、链表基本概念

  1. 链表是一种常见的基础数据结构,由一系列节点组成。
  2. 每个节点包含两部分:数据域(存储数据)和指针域(指向下一个节点)。
  3. 链表的第一个节点称为头节点,最后一个节点的指针指向空。

二、节点两两交换核心知识点

  1. 递归思想:通过递归调用实现节点交换,简化代码结构。
  2. 递归终止条件:当链表为空或只剩一个节点时,无需交换,直接返回头节点。
  3. 交换过程:
    • 定义新的头节点newHead,指向原头节点的下一个节点。
    • 将原头节点的下一个节点指向下一对节点交换后的头节点。
    • 将新头节点的下一个节点指向原头节点,完成两两交换。

三、注意事项

  1. 交换过程中,需保持链表不断裂,正确处理指针指向。
  2. 递归调用时,确保传入正确的参数,避免出现无限递归。
  3. 考虑链表节点数为奇数的情况,最后一个节点保持不变。

四、实际应用

  1. 节点两两交换可用于解决一些特定问题,如链表排序、链表重构等。
  2. 掌握节点交换技巧,有助于提高链表操作的灵活性和代码质量。
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