给你一个链表的头节点 head
和一个特定值x
,请你对链表进行分隔,使得所有 小于 x
的节点都出现在 大于或等于 x
的节点之前。
你应当 保留 两个分区中每个节点的初始相对位置。
示例 1:
输入:head = [1,4,3,2,5,2], x = 3
输出:[1,2,2,4,3,5]
示例 2:
输入:head = [2,1], x = 2
输出:[1,2]
提示:
- 链表中节点的数目在范围
[0, 200]
内 -100 <= Node.val <= 100
-200 <= x <= 200
步骤1:分析题目
这道题的本质是对链表进行重新排序。目标是将链表中小于给定值 x
的所有节点移到链表的前半部分,而大于等于 x
的节点在后半部分,并保持每个分区内节点的相对顺序不变。
输入条件:
- 链表的头节点
head
,链表中的节点数目范围为[0, 200]
,节点值的范围为[-100, 100]
。 - 一个整数值
x
,用于分隔链表,范围为[-200, 200]
。
输出条件:
- 重新排序后的链表。
边界条件:
- 链表为空时,直接返回
null
。 - 链表的所有节点值都小于
x
,不需要进行排序。 - 链表的所有节点值都大于或等于
x
,同样不需要排序。
步骤2:解题思路及步骤
由于链表需要分隔成两部分,可以通过创建两个新的链表来分别存储小于 x
的节点和大于等于 x
的节点。这样可以避免在链表中进行插入操作,从而保持链表的稳定性,并减少链表遍历的复杂度。
- 创建两个虚拟头节点 :分别用于小于
x
和大于等于x
的节点链表。 - 遍历链表 :根据节点值将节点加入到对应的链表中:
- 如果节点的值小于
x
,则将节点加入到"小于x
"链表的尾部。 - 如果节点的值大于或等于
x
,则将节点加入到"大于等于x
"链表的尾部。
- 如果节点的值小于
- 合并链表 :遍历完毕后,将"小于
x
"链表的尾部与"大于等于x
"链表的头部连接起来,形成最终的链表。 - 返回结果 :返回"小于
x
"链表的头节点。
算法设计思路:
- 由于链表需要分隔并合并,遍历链表的时间复杂度为
O(n)
,其中n
是链表的节点数。 - 空间复杂度为
O(1)
,因为只需要常数级别的额外空间。
步骤3:C++代码实现
代码解释:
- 使用
lessHead
和greaterHead
虚拟节点来开始分别存储小于x
和大于等于x
的节点。 - 遍历链表,根据值将节点放入对应的链表尾部。
- 合并链表,
less->next = greaterHead->next
连接两个链表,并确保greater->next
为nullptr
来终止链表。 - 最终返回
lessHead->next
作为新的链表头。
步骤4:启发与优化
- 双链表方法:通过使用两个链表来处理分隔问题,而不是直接在一个链表上做复杂的插入操作,简化了逻辑并保持了链表的稳定性。
- 空间效率 :通过虚拟节点和链表分隔,不需要开辟额外的节点空间,保持了
O(1)
的空间复杂度。 - 实际应用:在处理需要按某一条件排序或分隔链表的数据时,比如订单处理系统中按金额大小分隔订单流,该方法十分高效。
步骤5:实际应用场景
在金融行业中,该算法可用于实时交易处理系统,将交易按金额或优先级进行分类处理。例如,银行系统可以实时分隔小于一定额度的转账交易,以便优先处理较大金额交易。
实现方法:
- 交易流作为链表,每个节点代表一笔交易。
- 根据交易金额动态调整链表中的顺序,将大额交易置于前,以提高其处理优先级。
- 类似本算法的双链表方法,可以将交易链表一分为二,并在连接后按照需求传输至处理单元,实现了高效的交易分类处理。