day136—快慢指针—重排链表(LeetCode-143)

题目描述

给定一个单链表 L的头节点 head ,单链表 L 表示为:

复制代码
L0 → L1 → … → Ln - 1 → Ln

请将其重新排列后变为:

复制代码
L0 → Ln → L1 → Ln - 1 → L2 → Ln - 2 → …

不能只是单纯的改变节点内部的值,而是需要实际的进行节点交换。

示例 1:

复制代码
输入:head = [1,2,3,4]
输出:[1,4,2,3]

示例 2:

复制代码
输入:head = [1,2,3,4,5]
输出:[1,5,2,4,3]

提示:

  • 链表的长度范围为 [1, 5 * 104]
  • 1 <= node.val <= 1000

解决方案:

这段代码的核心功能是重排单链表 (将链表调整为「原链表前半部分节点 + 后半部分反转后的节点」交替拼接的形式,比如原链表 1→2→3→4→5 变为 1→5→2→4→3,1→2→3→4 变为 1→4→2→3),通过「找中点 + 反转后半段 + 交替拼接」三步实现,时间复杂度 O(n)、空间复杂度 O(1),是该问题的最优解法。

核心逻辑

代码整合了 "找链表中点""反转链表" 两个基础操作,再通过双指针交替拼接完成重排,全程无额外空间开销:

  1. 第一步:找链表中点 :调用 midNode 函数(快慢指针法)找到链表中间节点 mid,将原链表拆分为前半段(head 开头)和后半段(mid 开头);
  2. 第二步:反转后半段 :调用 reverseNode 函数反转后半段链表,得到反转后的后半段头节点 head2;
  3. 第三步:交替拼接:用两个指针分别遍历前半段和反转后的后半段,逐个将后半段节点插入前半段节点之间,直到后半段只剩最后一个节点(避免链表成环),完成重排。

总结

  1. 核心思路:将重排问题拆解为 "找中点拆分 + 反转后半段 + 交替拼接" 三个基础链表操作,化繁为简;
  2. 关键细节:拼接时循环条件为 head2->next(而非 head2),避免最后拼接导致链表闭环;
  3. 效率优势:三步操作均为一次遍历,整体时间 O(n)、空间 O(1),是重排链表的最优解法。

函数源码:

cpp 复制代码
/**
 * Definition for singly-linked list.
 * struct ListNode {
 *     int val;
 *     ListNode *next;
 *     ListNode() : val(0), next(nullptr) {}
 *     ListNode(int x) : val(x), next(nullptr) {}
 *     ListNode(int x, ListNode *next) : val(x), next(next) {}
 * };
 */
class Solution {
public:

    //找中间结点------快慢指针
    ListNode* midNode(ListNode* head){
        ListNode* slow=head;
        ListNode* fast=head;
        while(fast && fast->next){
            slow=slow->next;
            fast=fast->next->next;
        }
        return slow;
    }

    //反转链表
    ListNode* reverseNode(ListNode* head){
        ListNode* pre=nullptr;
        ListNode* cur=head;
        ListNode* nxt=nullptr;

        while(cur){
            nxt=cur->next;
            cur->next=pre;
            pre=cur;
            cur=nxt;
        }
        return pre;
    }

    void reorderList(ListNode* head) {
        ListNode* mid =midNode(head);
        ListNode* head2=reverseNode(mid);

        ListNode* nxt=nullptr;
        ListNode* nxt2=nullptr;

        while(head2->next){
            nxt=head->next;
            nxt2=head2->next;
            head->next=head2;
            head2->next=nxt;
            head=nxt;
            head2=nxt2;
        }
    }
};
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