LeetCode 面试经典 150_链表_K 个一组翻转链表（61_25_C++_困难）(四指针法；头插法)

题目描述：

给你链表的头节点 head ，每 k 个节点一组进行翻转，请你返回修改后的链表。

k 是一个正整数，它的值小于或等于链表的长度。如果节点总数不是 k 的整数倍，那么请将最后剩余的节点保持原有顺序。

你不能只是单纯的改变节点内部的值，而是需要实际进行节点交换。

输入输出样例：

示例 1：

输入：head = [1,2,3,4,5], k = 2
输出：[2,1,4,3,5]
示例 2：

输入：head = [1,2,3,4,5], k = 3
输出：[3,2,1,4,5]

提示：
链表中的节点数目为 n
1 <= k <= n <= 5000
0 <= Node.val <= 1000

题解：

解题思路：

思路一（四指针法）：

1、通过题目分析，在每次翻转前需要进行个数的判断，若满足再将k个结点翻转，将翻转后的答案进行连接。
我们发现我们在进行翻转的时候需要保存k个结点的首和尾（kHead和kTail），并且还需要保存kHead之前的一个结点（ansTail）和kTail之后的一个结点(next_kHead)，方便将翻转后的链表进行连接和剩余结点的处理，因此我们需要四个指针（kHead、kTail、ansTail、next_kHead）。

具体实现思路请看下图：

2、复杂度分析：
① 时间复杂度：O(n)，n 代表链表中元素的个数，只遍历了一遍列表。
② 空间复杂度：O(1)，使用常数个内存空间（只对源节点的next指向进行更改）。

思路二（头插法）：

1、通过题目分析，在每次翻转前需要进行个数的判断，若满足再将k个结点翻转，将翻转后的答案进行连接。
我们在翻转时可将要 翻转的 k 结点采用头插法进行翻转。在每次进行翻转后更新下一次插入的头结点即可。

2、复杂度分析：
① 时间复杂度：O(n)，n 代表链表中元素的个数，只遍历了一遍列表。
② 空间复杂度：O(1)，使用常数个内存空间（只对源节点的next指向进行更改）。

代码实现

代码实现（思路一（四指针法））：

//判断剩余长度是否>=k，不够则返回nullptr，够则返回k个长度链表的尾结点 
ListNode *judgeLen_k(ListNode *kHead,int k){while(k-1){if(kHead==nullptr){return nullptr;}kHead=kHead->next;--k;}return kHead; 
} //翻转固定个数的链表，返回翻转后的头结点 
ListNode *reverseList_k(ListNode *kHead,int k){ListNode *pre=nullptr,*r=kHead,*tmp=kHead;while(k){r=r->next;tmp->next=pre;pre=tmp;tmp=r;--k;}return pre;
} //K 个一组翻转链表
ListNode* reverseKGroup(ListNode* head, int k) {ListNode *dummyHead=new ListNode(0); //存储答案的尾结点 ListNode *ansTail=dummyHead;//交换前,k个结点的头ListNode *kHead=head;//交换前,k个结点的末尾,不够k个则为nullptr ListNode *kTail=judgeLen_k(kHead,k);//保存下一个区间的头ListNode *next_kHead=nullptr;while(kTail!=nullptr){//保存下一个区间的头next_kHead=kTail->next;//翻转k个结点//可以和下行代码合并 ansTail->next=reverseList_k(kHead,k)reverseList_k(kHead,k);//将k个结点翻转后的链表，连接到答案列表 ansTail->next=kTail;kHead->next=next_kHead;  //可最后进行一次连接//更新答案链表的尾结点ansTail=kHead;//更新交换前,k个结点的头 kHead=next_kHead; //判断之后的结点是否够k个 kTail=judgeLen_k(next_kHead,k);} ListNode *ansHead=dummyHead->next;delete dummyHead;return ansHead;         
} 

代码实现（思路二（头插法））：

class Solution2 {
private:// 判断是否满足 k 个，返回下一个 k 个元素的开始位置ListNode *judge_K(ListNode *curNode, int k) {// 遍历 k-1 次，检查是否能找到 k 个节点while(k-1) {// 如果当前节点为空，则返回 nullptr，表示剩余节点不足 k 个if(curNode == nullptr) {return nullptr;}// 否则继续移动到下一个节点curNode = curNode->next;k--;  // 剩余的 k 值减 1}// 返回当前节点，表示已经找到 k 个节点return curNode;}public:ListNode* reverseKGroup(ListNode* head, int k) {// 如果链表中节点数量小于 k，直接返回原链表，不进行反转if(judge_K(head, k) == nullptr) {return head;}// 创建一个哑节点，方便处理链表的头节点ListNode *dummyHead = new ListNode(-1);// dummyHead 指向链表的头部ListNode *curNode = head;ListNode *curHead = dummyHead;  // curHead 是当前操作的节点的前一个节点ListNode *nextNode;// 开始反转链表的每个 k 个节点while(judge_K(curNode, k) != nullptr) {// k_tail 是当前反转部分的尾节点ListNode *k_tail = curNode;// 反转 k 个节点for(int i = 0; i < k; i++) {// 保存当前节点的下一个节点nextNode = curNode->next;// 将当前节点插入到 curHead 后面curNode->next = curHead->next;curHead->next = curNode;// 当前节点指向下一个节点，继续反转curNode = nextNode;}// 更新 curHead 为当前反转部分的尾节点curHead = k_tail;}// 最后更新 curHead 的 next 指向剩下部分的节点curHead->next = nextNode;// 返回反转后的链表头部，跳过哑节点curHead = dummyHead->next;// 删除哑节点，释放内存delete dummyHead;return curHead;}
};

以思路二进行代码调试

#include<iostream>
#include<vector>
using namespace std;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){}
}; //尾插法创建单链表
ListNode *createList(vector<int> arr){ListNode *head=nullptr,*tail=nullptr;for(const auto &val:arr){if(head==nullptr){head=tail=new ListNode(val);}else{tail->next=new ListNode(val);tail=tail->next;}}return head;
} class Solution2 {
private:// 判断是否满足 k 个，返回下一个 k 个元素的开始位置ListNode *judge_K(ListNode *curNode, int k) {// 遍历 k-1 次，检查是否能找到 k 个节点while(k-1) {// 如果当前节点为空，则返回 nullptr，表示剩余节点不足 k 个if(curNode == nullptr) {return nullptr;}// 否则继续移动到下一个节点curNode = curNode->next;k--;  // 剩余的 k 值减 1}// 返回当前节点，表示已经找到 k 个节点return curNode;}public:ListNode* reverseKGroup(ListNode* head, int k) {// 如果链表中节点数量小于 k，直接返回原链表，不进行反转if(judge_K(head, k) == nullptr) {return head;}// 创建一个哑节点，方便处理链表的头节点ListNode *dummyHead = new ListNode(-1);// dummyHead 指向链表的头部ListNode *curNode = head;ListNode *curHead = dummyHead;  // curHead 是当前操作的节点的前一个节点ListNode *nextNode;// 开始反转链表的每个 k 个节点while(judge_K(curNode, k) != nullptr) {// k_tail 是当前反转部分的尾节点ListNode *k_tail = curNode;// 反转 k 个节点for(int i = 0; i < k; i++) {// 保存当前节点的下一个节点nextNode = curNode->next;// 将当前节点插入到 curHead 后面curNode->next = curHead->next;curHead->next = curNode;// 当前节点指向下一个节点，继续反转curNode = nextNode;}// 更新 curHead 为当前反转部分的尾节点curHead = k_tail;}// 最后更新 curHead 的 next 指向剩下部分的节点curHead->next = nextNode;// 返回反转后的链表头部，跳过哑节点curHead = dummyHead->next;// 删除哑节点，释放内存delete dummyHead;return curHead;}
};int main(){vector<int> a={1,2,3,4,5};int k=2;Solution2 s;ListNode *head=createList(a);ListNode *test=s.reverseKGroup(head,k); while(test!=nullptr){cout<<test->val<<"->";test=test->next;}cout<<"null"; return 0;
}

LeetCode 面试经典 150_链表_K 个一组翻转链表（61_25)原题链接
欢迎大家和我沟通交流(✿◠‿◠)