[LeetCode] 25. Reverse Nodes in k-Group

Given the head of a linked list, reverse the nodes of the list k at a time, and return the modified list.

k is a positive integer and is less than or equal to the length of the linked list. If the number of nodes is not a multiple of k then left-out nodes, in the end, should remain as it is.

You may not alter the values in the list's nodes, only nodes themselves may be changed.

Example 1:

Input: head = [1,2,3,4,5], k = 2
Output: [2,1,4,3,5]

Example 2:

Input: head = [1,2,3,4,5], k = 3
Output: [3,2,1,4,5]

Constraints:
The number of nodes in the list is n.
1 <= k <= n <= 5000
0 <= Node.val <= 1000

Follow-up: Can you solve the problem in O(1) extra memory space?

K 个一组翻转链表。

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。

来源：力扣（LeetCode）
链接：https://leetcode.cn/problems/reverse-nodes-in-k-group
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思路

题意不难理解，这里我提供一个迭代的思路。递归也可以做，但是递归的思路很容易错。

迭代的思路是设置两个 pointer，start 和 end，卡住需要翻转的部分，同时需要记录一个 pre 节点（需要翻转的部分之前的一个节点）和一个 nextStart 节点（需要翻转的部分之后的一个节点）。这样翻转完了之后不至于丢失前后的 node。一个很好的图示，帮助理解。思路如下，

步骤分解:

链表分区为已翻转部分+待翻转部分+未翻转部分
每次翻转前，要确定翻转链表的范围，这个必须通过 k 此循环来确定
需记录翻转链表前驱和后继，方便翻转完成后把已翻转部分和未翻转部分连接起来
初始需要两个变量 pre 和 end，pre 代表待翻转链表的前驱，end 代表待翻转链表的末尾
经过k此循环，end 到达末尾，记录待翻转链表的后继 next = end.next
翻转链表，然后将三部分链表连接起来，然后重置 pre 和 end 指针，然后进入下一次循环
特殊情况，当翻转部分长度不足 k 时，在定位 end 完成后，end==null，已经到达末尾，说明题目已完成，直接返回即可
时间复杂度为 O(n*K)O(n∗K) 最好的情况为 O(n) 最差的情况为 O(n^2)
空间复杂度为 O(1) 除了几个必须的节点指针外，我们并没有占用其他空间
作者：reals
链接：https://leetcode-cn.com/problems/reverse-nodes-in-k-group/solution/tu-jie-kge-yi-zu-fan-zhuan-lian-biao-by-user7208t/
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复杂度

时间O(n^2) - worst case
空间O(1) - 题目要求不使用额外空间

代码

Java实现

/**
 * Definition for singly-linked list.
 * public class ListNode {
 *     int val;
 *     ListNode next;
 *     ListNode(int x) { val = x; }
 * }
 */
class Solution {
    public ListNode reverseKGroup(ListNode head, int k) {
        ListNode dummy = new ListNode(0);
        dummy.next = head;
        // pre是翻转部分之前的node
        ListNode pre = dummy;
        ListNode end = dummy;
        while (end != null) {
            for (int i = 0; i < k && end != null; i++) {
                end = end.next;
            }
            if (end == null) {
                break;
            }
            ListNode nextStart = end.next;
            ListNode start = pre.next;
            // 先跟后面的部分断开以便reverse当前这K个节点
            end.next = null;
            // reverse完毕之后，跟pre节点连接起来
            pre.next = reverse(start);
            // 此时start是已经反转的部分的最后一个节点，需要连到下一段需要反转的部分的开头
            start.next = nextStart;
            pre = start;
            end = start;
        }
        return dummy.next;
    }

    private ListNode reverse(ListNode head) {
        ListNode pre = null;
        ListNode cur = head;
        while (cur != null) {
            ListNode next = cur.next;
            cur.next = pre;
            pre = cur;
            cur = next;
        }
        return pre;
    }
}