[链表] - 代码随想录 24. 两两交换链表中的节点

题目要求

给定一个单链表，需两两交换相邻节点 ，并返回交换后的链表头节点。
关键约束 ：不能仅修改节点的val值，必须通过调整节点的指针关系完成交换（即实际交换节点位置）。

解题思路：虚拟头节点法

链表问题的核心痛点是头节点的特殊处理（如空链表、仅1个节点），而**虚拟头节点（Dummy Node）**是解决这类问题的「银弹」------通过创建一个指向原头节点的虚拟节点，将所有节点的处理逻辑统一。

本题的核心逻辑可总结为「追踪前驱→标记节点→三步交换→移动指针」：

初始化指针 ：
- 创建dummy节点（值为0），指向原链表头head，避免头节点的特殊判断；
- 用pre指针追踪每一对节点的前驱 （初始指向dummy），用于连接交换后的节点对。
循环条件 ：当pre的下一个节点和下下个节点都存在时（即还有可交换的节点对），才进行交换。
三步交换 （核心！）：
假设当前要交换的节点对是cur（pre.next）和nxt（pre.next.next），通过以下三步完成交换：
- pre直接指向nxt（让前驱连接第二节点，跳过第一节点）；
- cur指向nxt.next（保存后续链表，避免断链）；
- nxt指向cur（完成交换，第二节点变为当前对的第一个节点）。
移动指针 ：交换完成后，将pre移动到cur（当前对的第二个节点），为下一对节点的交换做准备。

实现代码（Java，带详细注释）

java 复制代码

/**
 * Definition for singly-linked list.
 * public class ListNode {
 *     int val;
 *     ListNode next;
 *     ListNode() {}
 *     ListNode(int val) { this.val = val; }
 *     ListNode(int val, ListNode next) { this.val = val; this.next = next; }
 * }
 */
class Solution {
    public ListNode swapPairs(ListNode head) {
        // 1. 虚拟头节点：指向原链表头，统一所有节点的处理逻辑
        ListNode dummy = new ListNode(0, head);
        // pre指针：追踪当前要交换的节点对的「前驱」（初始指向dummy）
        ListNode pre = dummy;

        // 2. 循环条件：还有至少两个节点可交换（pre.next和pre.next.next都不为空）
        while (pre.next != null && pre.next.next != null) {
            // 标记当前要交换的两个节点：cur（第一节点）、nxt（第二节点）
            ListNode cur = pre.next;      // pre的下一个节点（交换前的第一节点）
            ListNode nxt = pre.next.next; // pre的下下个节点（交换前的第二节点）

            // 3. 三步交换：核心逻辑，调整指针关系
            pre.next = nxt;       // 步骤1：前驱连接第二节点（pre → nxt）
            cur.next = nxt.next;  // 步骤2：第一节点连接后续链表（cur → nxt.next）
            nxt.next = cur;       // 步骤3：第二节点连接第一节点（nxt → cur）

            // 4. 移动pre指针：到当前对的第二节点（交换后的cur），为下一对做准备
            pre = cur;
        }

        // 返回交换后的链表头：虚拟头节点的下一个节点（dummy.next）
        return dummy.next;
    }
}

复杂度分析

时间复杂度：O(n)。仅遍历链表一次，每个节点最多被访问两次（交换时的指针调整）。
空间复杂度 ：O(1)。仅用常数个额外指针（dummy、pre、cur、nxt），无额外空间开销。

关键说明

虚拟头节点的价值 ：将「头节点交换」与「中间节点交换」的逻辑统一，避免写if (head == null || head.next == null)的特殊判断。
pre指针的作用 ：始终指向当前要交换节点对的前一个节点 ，确保交换后能重新连接链表（比如交换第1、2节点后，pre要移动到第2节点，才能处理第3、4节点）。

通过这种方法，所有边界情况（如空链表、1个节点、偶数个节点、奇数个节点）都能被优雅处理，是链表交换问题的「标准解法」。