C语言算法-解答旋转链表问题的C语言实现

题目:

给你一个链表的头节点head，旋转链表，将链表每个节点向右移动k个位置，其中k是非负数。

引言:

旋转链表问题要求将链表每个节点向右移动k个位置。本文将使用C语言来解答这个算法问题，并给出C代码实现。我们会详细介绍算法思路，并进行代码实现、算法分析、示例和测试、总结。

算法思路:

为了解决旋转链表问题，我们可以将链表首尾相连，然后找到新的头节点和尾节点，断开链表。

具体算法步骤如下：

1. 统计链表的长度len，并找到链表的尾节点tail。
2. 将链表首尾相连，形成一个环状链表。
3. 计算新的头节点位置：newHeadIndex = len - k % len - 1，其中k % len表示实际需要旋转的步数，减去1是为了找到新的头节点的前一个节点。
4. 找到新的头节点newHead和新的尾节点newTail。
5. 断开环状链表，将newTail的next指针置为NULL，然后返回newHead作为新的头节点。

代码实现:

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>

// Definition for singly-linked list.
struct ListNode {
    int val;
    struct ListNode *next;
};

struct ListNode* rotateRight(struct ListNode* head, int k) {
    if (head == NULL || head->next == NULL || k == 0) {
        return head;
    }

    struct ListNode* tail = head;
    int len = 1;
    while (tail->next != NULL) {
        tail = tail->next;
        len++;
    }

    k %= len;
    if (k == 0) {
        return head;
    }

    tail->next = head; // 首尾相连

    int newHeadIndex = len - k - 1;
    struct ListNode* newTail = head;
    while (newHeadIndex > 0) {
        newTail = newTail->next;
        newHeadIndex--;
    }

    struct ListNode* newHead = newTail->next;
    newTail->next = NULL; // 断开环状链表

    return newHead;
}

算法分析:

1. 时间复杂度：算法的时间复杂度为O(n)，其中n是链表的长度。统计链表长度需要O(n)的时间，寻找新的头尾节点需要O(n)的时间，最后的断开操作也需要O(n)的时间。
2. 空间复杂度：算法的空间复杂度为O(1)，因为只使用了有限的额外空间来存储变量。

示例和测试:

示例1:

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

示例2:

输入: head = [0,1,2], k = 4
输出: [2,0,1]

总结:

通过首尾相连形成环状链表，我们用C语言实现了解决旋转链表问题的代码。这个算法在时间和空间复杂度上表现良好，适用于一般情况。希望本文能够帮助你理解解决这个算法问题的思路和方法。