99.Reorder List-重排链表(中等题)

本文介绍了一种在不改变节点值的情况下对链表进行重排的方法。提供了两种解决方案:使用辅助栈实现重排和通过寻找链表中点、翻转后半部分并交替合并的方式完成重排。

重排链表

  1. 题目

    给定一个单链表L: L0→L1→…→Ln-1→Ln,
    重新排列后为:L0→Ln→L1→Ln-1→L2→Ln-2→…
    必须在不改变节点值的情况下进行原地操作。

  2. 样例

    给出链表 1->2->3->4->null,重新排列后为1->4->2->3->null。

  3. 题解

1.辅助栈

先遍历一遍链表,将节点依次入栈,再将指针移到到头结点结合依次弹栈操作就可以获取L0→Ln,L1→Ln-1这样的节点序列。节点数为偶数的链表结束标志为指针与栈顶元素相遇,即h.next != stack.peek(),节点数为奇数的链表结束标志为指针与栈顶节点相同,即h != stack.peek()。注意遍历结束时将最后一个栈顶元素的后继节点置为Null。

/**
 * Definition for ListNode.
 * public class ListNode {
 *     int val;
 *     ListNode next;
 *     ListNode(int val) {
 *         this.val = val;
 *         this.next = null;
 *     }
 * }
 */ 
public class Solution {
    /**
     * @param head: The head of linked list.
     * @return: void
     */
    public void reorderList(ListNode head) {  
        if (head == null || head.next == null || head.next.next == null)
        {
            return;
        }

        Stack<ListNode> stack = new Stack<ListNode>();
        ListNode h = head;
        while (h != null)
        {
            stack.push(h);
            h = h.next;
        }
        h = head;
        while (h.next != stack.peek() && h != stack.peek())
        {
            ListNode tail = stack.pop();
            ListNode tmp = h.next;
            h.next = tail;
            tail.next = tmp;
            h = tmp;
        }
        stack.peek().next = null;
    }
}

2.先找到链表的中点,将中点后的链表翻转,再依次插入到前半条链表各个节点后。如1->2->3->4->5->6,找到中点3,再翻转链表得到1->2->3->6->5->4,再将6->5->4依次插入到1->2->3的后面得到1->6->2->5->3->4。

public class Solution
{
    private ListNode reverse(ListNode head)
    {
        ListNode newHead = null;
        while (head != null)
        {
            ListNode temp = head.next;
            head.next = newHead;
            newHead = head;
            head = temp;
        }
        return newHead;
    }

    private void merge(ListNode head1, ListNode head2)
    {
        int index = 0;
        ListNode dummy = new ListNode(0);
        while (head1 != null && head2 != null)
        {
            if (index % 2 == 0)
            {
                dummy.next = head1;
                head1 = head1.next;
            }
            else
            {
                dummy.next = head2;
                head2 = head2.next;
            }
            dummy = dummy.next;
            index++;
        }
        if (head1 != null)
        {
            dummy.next = head1;
        }
        else
        {
            dummy.next = head2;
        }
    }

    private ListNode findMiddle(ListNode head)
    {
        ListNode slow = head, fast = head.next;
        while (fast != null && fast.next != null)
        {
            fast = fast.next.next;
            slow = slow.next;
        }
        return slow;
    }

    public void reorderList(ListNode head)
    {
        if (head == null || head.next == null)
        {
            return;
        }

        ListNode mid = findMiddle(head);
        ListNode tail = reverse(mid.next);
        mid.next = null;

        merge(head, tail);
    }
}

Last Update 2016.10.9

### 重排链表的实现方法 重排链表是一种常见的链表操作,其目标是将单向链表重新排列成一种特定的形式。通常情况下,这种形式会涉及将链表分成两部分,并通过某种方式组合这两部分。以下是关于重排链表的具体实现方法。 #### 1. 找到中间节点 为了分割链表,首先需要找到链表的中间节点。这可以通过 **快慢指针法** 来完成。具体来说,定义两个指针 `slow` 和 `fast`,初始都指向头节点。每次迭代时,`slow` 移动一步而 `fast` 移动两步。当 `fast` 到达链表末尾时,`slow` 就位于链表的中间位置[^2]。 ```python def find_middle(head): slow, fast = head, head while fast and fast.next: slow = slow.next fast = fast.next.next return slow ``` #### 2. 反转后半段链表 找到中间节点之后,可以将其作为新链表的起点,并对该部分链表进行反转。这是通过修改链表节点的 `next` 指针来实现的。下面是一个典型的链表反转函数: ```python def reverse_list(head): prev = None current = head while current: next_node = current.next current.next = prev prev = current current = next_node return prev ``` 此过程的时间复杂度为 O(n/2),即线性时间复杂度[^4]。 #### 3. 合并前后两部分链表 最后一步是交替合并前半部分和已经反转后的后半部分链表。这一过程中需要注意保持原始顺序不变以及正确处理边界条件。下面是具体的实现代码: ```python def merge_lists(l1, l2): while l1 and l2: temp1 = l1.next temp2 = l2.next l1.next = l2 if temp1: l2.next = temp1 l1 = temp1 l2 = temp2 ``` 整个流程完成后,链表就被成功地按照目要求进行了重组。 ### 完整代码示例 (Python) 综合上述三个步骤,完整的 Python 实现如下所示: ```python class ListNode: def __init__(self, val=0, next=None): self.val = val self.next = next def reorder_list(head): if not head or not head.next: return # Step 1: Find the middle of the list using two pointers. slow, fast = head, head while fast and fast.next: slow = slow.next fast = fast.next.next # Step 2: Reverse the second half of the list starting from 'slow'. reversed_second_half = reverse_list(slow) # Step 3: Merge both halves alternately. first_half = head second_half = reversed_second_half while second_half and first_half != second_half: temp_first_next = first_half.next temp_second_next = second_half.next first_half.next = second_half second_half.next = temp_first_next first_half = temp_first_next second_half = temp_second_next ``` --- ####
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