Java算法题-解析 "K 个一组翻转链表" 算法问题
题目：
给定一个链表，每 k 个节点一组进行翻转，并返回翻转后的链表。k 是一个正整数，它的值小于或等于链表的长度。如果节点数不是 k 的倍数，则将最后剩余节点保持原有顺序。
引言：
"K 个一组翻转链表" 是一个链表处理问题，要求对给定链表的每 k 个节点进行翻转操作。解决这个问题需要对链表操作和节点翻转有深刻理解，同时需要注意剩余节点的处理和链表连接。通过解答这个问题，我们可以提升对链表操作、节点翻转和问题规模的考虑，同时也能拓展对链表节点连接和操作的应用。
算法思路：
我们可以使用迭代方法来解决这个问题。具体思路如下：
- 定义一个哑节点
dummy，并将其连接到链表的头部，用来作为结果链表的前驱。 - 定义两个指针
start和end，分别表示每 k 个节点中的第一个和最后一个节点。 - 对于每一组 k 个节点，首先判断剩余节点是否达到了 k 个，如果不足 k 个，则不进行翻转，直接返回结果链表。
- 否则，对节点进行翻转操作，将
start到end之间的节点翻转。 - 将翻转后的组连接到结果链表中，然后将
start和end分别移动到下一个组的第一个和最后一个节点。 - 重复步骤 3 到 5，直到所有组都处理完毕。
代码实现：
以下是使用 Java 实现的 "K 个一组翻转链表" 算法的示例代码：
class ListNode {
int val;
ListNode next;
ListNode(int val) {
this.val = val;
}
}
public class ReverseKGroup {
public ListNode reverseKGroup(ListNode head, int k) {
ListNode dummy = new ListNode(0);
dummy.next = head;
ListNode prev = dummy;
ListNode start = head;
while (start != null) {
ListNode end = start;
for (int i = 1; i < k && end != null; i++) {
end = end.next;
}
if (end == null) {
break;
}
ListNode nextGroup = end.next;
end.next = null;
prev.next = reverse(start);
start.next = nextGroup;
prev = start;
start = nextGroup;
}
return dummy.next;
}
private ListNode reverse(ListNode head) {
ListNode prev = null;
ListNode current = head;
while (current != null) {
ListNode nextTemp = current.next;
current.next = prev;
prev = current;
current = nextTemp;
}
return prev;
}
}算法分析：
- 时间复杂度：每 k 个节点翻转一次，每个节点被翻转一次，所以总的时间复杂度为 O(n)，其中 n 是链表的长度。
- 空间复杂度：需要常数级别的额外空间，所以空间复杂度为 O(1)。
示例和测试：
假设给定链表为 1 -> 2 -> 3 -> 4 -> 5，并且 k 的值为 2，根据算法，可以将链表翻转为 2 -> 1 -> 4 -> 3 -> 5。
我们可以使用以下代码进行测试：
public class Main {
public static void main(String[] args) {
ReverseKGroup solution = new ReverseKGroup();
ListNode head = new ListNode(1);
head.next = new ListNode(2);
head.next.next = new ListNode(3);
head.next.next.next = new ListNode(4);
head.next.next.next.next = new ListNode(5);
int k = 2;
ListNode reversed = solution.reverseKGroup(head, k);
while (reversed != null) {
System.out.print(reversed.val + " -> ");
reversed = reversed.next;
}
}
}总结：
"K 个一组翻转链表" 算法问题要求对给定链表的每 k 个节点进行翻转操作，是一个考察链表操作和节点翻转的问题。通过实现这个算法，我们可以提升对链表操作、节点翻转和问题规模的考虑，同时也能拓展对链表节点连接和操作的应用。这个问题强调了在解决编程难题时，如何使用迭代方法来翻转链表节点，并将其连接到结果链表中的重要性。
