题目难度: 中等
原题链接
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题目描述
给定一个单链表 L 的头节点 head ，单链表 L 表示为：
L0 → L1 → … → Ln-1 → Ln
请将其重新排列后变为：
L0 → Ln → L1 → Ln-1 → L2 → Ln-2 → …
不能只是单纯的改变节点内部的值，而是需要实际的进行节点交换。
示例 1:
- 输入: head = [1,2,3,4]
- 输出: [1,4,2,3]
示例 2:
- 输入: head = [1,2,3,4,5]
- 输出: [1,5,2,4,3]
提示：
- 链表的长度范围为 [1, 5 * 10^4]
- 1 <= node.val <= 1000
题目思考
- 如何做到 O(1) 空间复杂度？
解决方案
思路
- 分析题目, 最容易想到的做法就是把链表节点用数组存储, 然后使用头尾双指针交替指向对方
- 不过这种做法的空间复杂度是 O(N), 如何优化呢?
- 注意题目重排的方式是 1->N, 2->N-1, 以此类推, 相当于左半部分和翻转的右半部分进行合并
- 所以我们可以分为以下三步实现:
- 将链表分为左右两半部分, 并断开之间的连接, 这里可以通过快慢指针的方式找到中点:
- 快指针每次移动两步, 慢指针每次移动一步
- 这样快指针变成空的时候, 慢指针就到了中点, 即左半部分末尾
- 慢指针的下个节点就是右半部分开头, 保存它, 并断开慢指针和它的连接
- 然后对右半部分进行翻转, 这里可以使用双指针做到, 具体可以参考之前的文章: [024 TODO]
- 最后再将两部分交替合并即可, 这里同样使用双指针来进行合并:
- 保存左右指针的下个节点
- 左指针指向右指针
- 右指针指向左指针下个节点
- 左右指针移动到先前保存的各自下个节点的位置
- 下面代码有详细的注释, 方便大家理解
复杂度
- 时间复杂度 O(N): 每步操作都只需要遍历每个节点一次
- 空间复杂度 O(1): 只使用了几个常数空间的变量
代码
class Solution:
def reorderList(self, head: ListNode) -> None:
"""
Do not return anything, modify head in-place instead.
"""
# 快慢指针找中点+右半部分翻转+链表合并
if not head:
return None
# 第一步: 快慢指针找中点
# 注意长度是偶数的话中点使用左半部分最后一个节点
fast = head.next
slow = head
while fast and fast.next:
slow = slow.next
fast = fast.next.next
# 第二步: 右半部分翻转
# 此时slow是左半部分的尾节点
# 先断开左右部分的连接
cur = slow.next
slow.next = None
# 然后进行经典链表翻转
pre = None
while cur:
nex = cur.next
cur.next = pre
pre, cur = cur, nex
# 第三步: 链表合并
# 此时pre是右半部分翻转后的头节点
# 使用双指针依次指向对方下一个节点即可
l, r = head, pre
while l and r:
nl = l.next
nr = r.next
l.next = r
r.next = nl
l = nl
r = nr
return head
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