LeetCode 143. 重排链表 | Python

it2023-09-01  72

143. 重排链表


题目来源:力扣(LeetCode)https://leetcode-cn.com/problems/reorder-list/

题目


给定一个单链表 L : L 0 → L 1 → . . . → L n − 1 → L n L: L_{0} \rightarrow L_{1} \rightarrow ... \rightarrow L_{n-1} \rightarrow L_{n} L:L0L1...Ln1Ln 将其重新排列后变为: L 0 → L n → L 1 → L n − 1 → L 2 → L n − 2 → . . . L_{0} \rightarrow L_{n} \rightarrow L_{1} \rightarrow L_{n-1} \rightarrow L_{2} \rightarrow L_{n-2} \rightarrow ... L0LnL1Ln1L2Ln2...

你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:

给定链表 1->2->3->4, 重新排列为 1->4->2->3.

示例 2:

给定链表 1->2->3->4->5, 重新排列为 1->5->2->4->3.

解题思路


思路:线性表、切分链表

先看题目,题目中给出一个单链表,要求重新排列成新的链表。先看示例 2:

给定链表 1->2->3->4->5, 重新排列为 1->5->2->4->3.

可以看出这里重新排列的要求是,链表首节点指向末尾节点,末尾节点紧接着指向第二个节点,第二个节点又指向倒数第二个节点交换 … 依次类推。其中这里需要注意的是:【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。】

这里先说下链表,在链表中,每次需要取出某个数据时,都需要遍历链表,无法随意访问。

在这道题目当中,需要频繁取数据,直接使用链表会非常麻烦。

线性表

那么,这里我们可以考虑使用线性表存储题目给定的单链表,然后利用线性表可随意访问数据的特性,访问指定元素,交换节点,重建链表。

这里直接看具体的代码实现。

# Definition for singly-linked list. # class ListNode: # def __init__(self, val=0, next=None): # self.val = val # self.next = next class Solution: def reorderList(self, head: ListNode) -> None: """ Do not return anything, modify head in-place instead. """ if not head: return # 线性表存储链表节点 lst = [] node = head while node: lst.append(node) node = node.next # 定义指针指向首尾,开始取节点重建链表 start = 0 end = len(lst) - 1 while start < end: # 重新排列 lst[start].next = lst[end] start += 1 if start == end: break lst[end].next = lst[start] end -= 1 lst[start].next = None
复杂度分析

时间复杂度: O ( N ) O(N) O(N) N N N 表示链表的节点数。

空间复杂度: O ( N ) O(N) O(N) N N N 表示链表的节点数,这里主要是线性表的使用空间。

切分链表

结合前面的代码实现,再看示例 2,

给定链表 1->2->3->4->5, 重新排列为 1->5->2->4->3.

我们可以发现,重新排列的结果,可以看成原链表从中间节点分成两部分,然后将右边部分逆序之后,两部分合并成新的链表。

就以上面示例 2 来说明,

给定链表 1->2->3->4->5

此时从链表中间节点进行切分,

左边部分 1->2->3 右边部分 4->5

将右边部分进行逆序,此时

左边部分 1->2->3 右边部分(逆序后) 5->4

现在将两部分依次合并,

合并后 1->5->2->4->3

这里就是这个方法的大致思路:

先找到原链表的中间节点,以此将原链表划分为左、右两部分(使用快慢指针);然后将右边部分进行逆序(迭代+双指针);最后将左边部分与逆序后的右边部分依次合并。

具体的代码实现如下。

# Definition for singly-linked list. # class ListNode: # def __init__(self, val=0, next=None): # self.val = val # self.next = next class Solution: def reorderList(self, head: ListNode) -> None: """ Do not return anything, modify head in-place instead. """ def search_middle_node(head): """查找链表中间节点 """ # 利用快慢指针 slow = head fast = head while fast.next and fast.next.next: slow = slow.next fast = fast.next.next return slow def reverse_list(head): """反转链表 """ # 迭代+双指针 pre = None cur = head while cur: # cur.next, pre, cur = pre, cur, cur.next tmp = cur.next cur.next = pre pre = cur cur = tmp return pre def merge_list(lst1, lst2): """合并链表 """ while lst1 and lst2: tmp_lst1 = lst1.next tmp_lst2 = lst2.next # 依次合并 lst1.next = lst2 lst1 = tmp_lst1 lst2.next = lst1 lst2 = tmp_lst2 if not head: return # 查找中间节点 mid = search_middle_node(head) # 切分 lst1 = head lst2 = mid.next mid.next = None # 逆序 lst2 lst2 = reverse_list(lst2) # 合并两个链表 merge_list(lst1, lst2)
复杂度分析

时间复杂度: O ( N ) O(N) O(N) N N N 是链表的节点数。

空间复杂度: O ( 1 ) O(1) O(1),只用了常数个变量。

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