024.两两交换链表中的节点，用递归和 while 循环

news2024/9/21 2:38:56

题意

给你一个链表，两两交换其中相邻的节点，并返回交换后链表的头节点。你必须在不修改节点内部的值的情况下完成本题（即，只能进行节点交换）。

难度

中等

示例

输入：head = [1,2,3,4]
输出：[2,1,4,3]

分析 1

看到这道题，我们要先搞清楚什么是两两交换，比如 1->2->3->4，交换后就是 2->1->4->3。

第一个和第二个交换，第三个和第四个交换，以此类推。

我们可以用递归来解决这个问题，递归的终止条件是当前节点或者下一个节点为空，那么递归的返回值就是当前节点。

比如说 1 和 2 交换后， 2 的 next 指向 1，1 的 next 指向下一次交换后的结果。

我们来看题解的代码：

class Solution {
    public ListNode swapPairs(ListNode head) {
        // 递归终止条件：链表没有节点或只有一个节点
        if (head == null || head.next == null) {
            return head;
        }
        
        // 准备交换
        ListNode firstNode = head;
        ListNode secondNode = head.next;

        // 递归处理剩下的节点
        firstNode.next = swapPairs(secondNode.next);

        // 交换
        secondNode.next = firstNode;

        // 返回交换后新的头节点
        return secondNode;
    }
}

本地测试


/**
 * @ClAssName SwapPairs
 * @Description 两两交换链表中的节点，用递归和 while 循环轻松解决
 * @Author 欧妮甲是神仙
 * @Date 2024/6/24 19:{MINUTE}
 */
public class SwapPairs {

    public static void main(String[] args) {
        SwapPairs swapPairs = new SwapPairs();
        ListNode head = swapPairs.new ListNode(1);
        head.next  = swapPairs.new ListNode(2);
        head.next.next  = swapPairs.new ListNode(3);
        head.next.next.next  = swapPairs.new ListNode(4);
        ListNode result = swapPairs.swapPairs(head);
        while (result !=null){
            System.out.println(result.val + " ");
            result = result.next;
        }
    }
    class ListNode{
        int val;  //数据
        ListNode next;  //指针
        ListNode(){};  //空参构造
        ListNode(int val){  //数据对象
            this.val = val;
        }
        //完整的对象
        ListNode(int val , ListNode next){
            this.val=val;
            this.next = next;
        }
    }

    public  ListNode swapPairs(ListNode head){
        //1、递归终止条件：链表没有节点或只有一个节点
        if (head == null || head.next ==null){
            return head;
        }
        //2、准备交换
        //第一个节点
        ListNode firstNode = head;
        //第二个节点
        ListNode secondeNode = firstNode.next;
        //3、递归·处理后续节点  重点  =后面的处理后续节点的，比如3和4的   =前面是连接后续的节点的
        firstNode.next = swapPairs(secondeNode.next);
        //4、交换
        secondeNode.next = firstNode;
        //5、返回交换完后新的头节点
        return secondeNode;
    }

}

我们从链表的头节点 head 开始递归，每次处理一对节点，交换这对节点后，递归处理剩下的节点。

如果链表没有节点或者只有一个节点，没有交换的需要，直接返回 head。看下面这幅图就明白了。

来看题解效率：

分析 2

如果不想使用递归的话，我们也可以使用一个 while 循环来解决。

第一步，我们创建一个虚拟节点作为新链表的头节点，这可以简化边界条件的处理，虚拟节点的下一个节点指向 head。

第二步，我们开始 while 循环，条件是 head 和 head.next 都不为空。

第三步，我们使用两个临时变量来保存 head 和 head.next，然后交换这两个节点。

第四步，记得更新指针。

第五步，返回虚拟节点的下一个节点。

我们来看下面的代码：

class Solution {
    public ListNode swapPairs(ListNode head) {
        // 创建哑节点
        ListNode dummy = new ListNode(-1);
        dummy.next = head;

        ListNode prev = dummy;

        while (prev.next != null && prev.next.next != null) {
            ListNode curr = prev.next; // 当前节点
            ListNode next = curr.next; // 下一个节点

            // 交换 curr 和 next
            curr.next = next.next;
            next.next = curr;
            prev.next = next;

            // 移动指针
            prev = curr;
        }

        return dummy.next;
    }
}

简单解释下：

创建一个虚拟节点 dummy，dummy 的 next 指向 head。
创建一个指针 prev，指向 dummy。
当 prev 的 next 和 next 的 next 都不为空时，进行交换。
交换后，prev 指向 curr，curr 指向 next，next 指向 curr 的 next。
返回 dummy 的 next。

因为增加了很多临时变量，所以代码没有递归简洁。

    public  ListNode swapPairsTwo(ListNode head){
        //1、创建一个虚拟的节点作为新链表的头节点，简化边界条件的处理，其下一个节点指向head
        ListNode dummy = new ListNode(-1);
        dummy.next = head;
        ListNode prev = dummy;
        //2、我们while循环 ，条件是head和head.next都不为空
        while (prev.next != null &&prev.next.next != null){
            //3、使用两个临时变量来保存head和head.next,然后交换这两个节点
            ListNode curr = prev.next;  //当前节点
            ListNode next = prev.next.next;  // 下一个节点
            //4、交换curr和next
            curr.next = next.next;
            next.next = curr;
            prev.next = next;
            //5、移动指针
            prev = curr;
        }
        //最后返回头节点
        return dummy.next;
    }

来看题解效率：