Java算法题-解析 "分隔链表" 算法问题

题目：

给定一个链表和一个特定值 x，将链表中所有小于 x 的节点移到大于或等于 x 的节点之前，保持原有相对位置。

引言：

"分隔链表" 是一个关于链表操作的问题。解决这个问题需要对链表的基本操作有一定的理解，同时需要找到一种方法来重新组织链表中的节点。通过解答这个问题，我们可以提升对链表操作的考虑，同时也能拓展对链表处理的能力。

算法思路：

为了实现链表的分隔，我们可以维护两个新的链表，一个链表用来存放小于 x 的节点，另一个链表用来存放大于等于 x 的节点。具体思路如下：

1. 创建两个链表 lessThanX 和 greaterThanOrEqualX，分别用于存放小于 x 的节点和大于等于 x 的节点。
2. 遍历原链表，将小于 x 的节点添加到 lessThanX 链表中，将大于等于 x 的节点添加到 greaterThanOrEqualX 链表中。
3. 将 lessThanX 链表的尾节点指向 greaterThanOrEqualX 链表的头节点，从而将两个链表连接起来。
4. 最后，将 greaterThanOrEqualX 链表的尾节点指向 null，防止形成环。

代码实现：

以下是使用 Java 实现的 "分隔链表" 算法的示例代码：

class ListNode {
    int val;
    ListNode next;
    ListNode(int val) {
        this.val = val;
    }
}

public class PartitionList {
    public ListNode partition(ListNode head, int x) {
        ListNode lessThanX = new ListNode(0);
        ListNode greaterThanOrEqualX = new ListNode(0);
        ListNode lessThanXDummy = lessThanX;
        ListNode greaterThanOrEqualXDummy = greaterThanOrEqualX;

        while (head != null) {
            if (head.val < x) {
                lessThanX.next = head;
                lessThanX = lessThanX.next;
            } else {
                greaterThanOrEqualX.next = head;
                greaterThanOrEqualX = greaterThanOrEqualX.next;
            }
            head = head.next;
        }

        greaterThanOrEqualX.next = null;  // To prevent cyclic link

        lessThanX.next = greaterThanOrEqualXDummy.next;

        return lessThanXDummy.next;
    }
}

算法分析：

• 时间复杂度：遍历一次原链表，将节点分别添加到两个新链表中，所以时间复杂度为 O(n)，其中 n 是链表的长度。
• 空间复杂度：算法使用了两个新的链表，所以空间复杂度为 O(n)，其中 n 是链表的长度。

示例和测试：

假设给定链表 1 -> 4 -> 3 -> 2 -> 5 -> 2 和 x = 3，根据算法，将链表分隔后得到 1 -> 2 -> 2 -> 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) {
        PartitionList solution = new PartitionList();
        ListNode head = new ListNode(1);
        head.next = new ListNode(4);
        head.next.next = new ListNode(3);
        head.next.next.next = new ListNode(2);
        head.next.next.next.next = new ListNode(5);
        head.next.next.next.next.next = new ListNode(2);
        int x = 3;

        ListNode result = solution.partition(head, x);

        System.out.print("Resulting linked list: ");
        while (result != null) {
            System.out.print(result.val + " ");
            result = result.next;
        }
    }
}

总结：

"分隔链表" 算法题要求将链表中小于给定值 x 的节点移到大于等于 x 的节点之前，是一个关于链表操作的问题。通过实现这个算法，我们可以提升对链表操作的考虑，同时也能拓展对链表处理的能力。这个问题强调了如何维护两个新的链表，然后连接它们以重新组织链表中的节点。