Java算法题-解析 "旋转链表" 算法问题

题目：

给定一个链表，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" 是一个关于链表操作和指针变换的问题。解决这个问题需要对链表操作、指针变换和数学运算有一定的理解，同时需要找到一种方法来实现节点的旋转。通过解答这个问题，我们可以提升对链表操作和指针变换的考虑，同时也能拓展对链表问题的解决方案。

算法思路：

为了实现链表的旋转，我们可以将链表首尾相连，然后找到新的链表头和尾。具体思路如下：

1. 计算链表的长度 length，并找到链表的尾节点 tail。
2. 通过取余运算，将 k 的值限制在链表长度范围内，避免多余的旋转。
3. 找到新的链表头 newHead 的位置，即倒数第 k 个节点的下一个节点。
4. 将尾节点 tail 的 next 指向原链表的头节点，形成一个环。
5. 更新链表头为 newHead，断开环，得到旋转后的链表。

代码实现：

以下是使用 Java 实现的 "旋转链表" 算法的示例代码：

public class RotateList {
    public ListNode rotateRight(ListNode head, int k) {
        if (head == null || head.next == null || k == 0) {
            return head;
        }

        int length = 1;
        ListNode tail = head;
        while (tail.next != null) {
            tail = tail.next;
            length++;
        }

        k %= length;

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

        ListNode newTail = head;
        for (int i = 0; i < length - k - 1; i++) {
            newTail = newTail.next;
        }
        ListNode newHead = newTail.next;

        tail.next = head;
        newTail.next = null;

        return newHead;
    }
}

算法分析：

• 时间复杂度：遍历链表以计算长度需要 O(n) 时间，然后找到新的链表头和尾需要 O(n-k) 时间，所以总时间复杂度为 O(n)。
• 空间复杂度：只需要常数级的额外空间。

示例和测试：

假设给定链表 1 -> 2 -> 3 -> 4 -> 5 和整数 k = 2，根据算法，旋转后的链表为 4 -> 5 -> 1 -> 2 -> 3。

我们可以使用以下代码进行测试：

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        RotateList solution = new RotateList();

        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 rotatedHead = solution.rotateRight(head, k);

        System.out.println("Rotated list:");
        while (rotatedHead != null) {
            System.out.print(rotatedHead.val + " ");
            rotatedHead = rotatedHead.next;
        }
    }
}

总结：

"旋转链表" 算法题要求将链表每个节点向右移动 k 个位置，是一个关于链表操作和指针变换的问题。通过实现这个算法，我们可以提升对链表操作、指针变换和数学运算的考虑，同时也能拓展对链表问题的解决方案。这个问题强调了如何通过链表操作和指针变换来实现节点的旋转。