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：

输入：head = [1,2,3,4]
输出：[2,1,4,3]

示例 2：

输入：head = []
输出：[]

示例 3：

输入：head = [1]
输出：[1]

提示：

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

完整代码

 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。