两两交换链表中的节点

链表节点交换算法

给一个链表,两两交换其中的节点,然后返回交换后的链表。

样例

给出 1->2->3->4, 你应该返回的链表是 2->1->4->3

/**
 * Definition for singly-linked list.
 * public class ListNode {
 *     int val;
 *     ListNode next;
 *     ListNode(int x) { val = x; }
 * }
 */
public class Solution {
    /**
     * @param head a ListNode
     * @return a ListNode
     */
     //主要是要有一个节点指向要交换的两个节点中第一个的前一个节点,避免链表断开
    public ListNode swapPairs(ListNode head) {
        // Write your code here
        if(head == null || head.next == null)
           return head;   
         
        ListNode stHead = new ListNode(0);  //防止链断开设置的节点
        stHead.next = head;//放在头结点之前,头结点是首先要交换的两个节点的前一个节点
        ListNode res = stHead;//用于最后返回结果 因为stHead会改变
        while(stHead.next != null && stHead.next.next != null){  
            ListNode first = stHead.next;  //要交换节点1
            ListNode second = stHead.next.next;  //要交换节点2
              
            first.next = second.next;  
            second.next = first;  
            stHead.next = second;  
              
            stHead = stHead.next.next;  
        }  
          
        return res.next;  //!返回的写法很重要
    
    }
}

### 两两交换链中的节点算法实现 在解决两两交换链中的节点问题时,可以采用递归或迭代的方法。以下是两种方法的详细说明和代码实现。 #### 方法一:递归法 递归方法的核心思想是将链分为当前需要交换的两个节点和剩余链两部分。首先判断链是否为空或只有一个节点,如果是,则直接返回头节点。然后递归调用 `swapPairs` 函数处理剩余的节点,并更新指针关系[^2]。 ```python class ListNode: def __init__(self, val=0, next=None): self.val = val self.next = next class Solution: def swapPairs(self, head: ListNode) -> ListNode: # 如果链为空或只有一个节点,直接返回 if not head or not head.next: return head # 获取当前节点的下一个节点 p = head.next # 递归调用处理剩余节点 head.next = self.swapPairs(p.next) # 将 p 的 next 指向当前节点 p.next = head # 返回新的头节点 p return p ``` #### 方法二:迭代法 迭代方法通过引入一个虚拟头节点(dummy node)来简化指针操作。使用一个临时指针 `temp` 遍历链,每次交换 `temp.next` 和 `temp.next.next` 两个节点,并更新指针关系[^4]。 ```python class Solution: def swapPairs(self, head: ListNode) -> ListNode: # 创建虚拟头节点 dummy = ListNode(0) dummy.next = head # 使用 temp 指针遍历链 temp = dummy while temp.next and temp.next.next: # 定义需要交换的两个节点 node1 = temp.next node2 = temp.next.next # 更新指针关系 temp.next = node2 node1.next = node2.next node2.next = node1 # 移动 temp 指针到下一个待交换节点前 temp = node1 # 返回新的头节点 return dummy.next ``` ### 算法复杂度分析 - **时间复杂度**:无论是递归还是迭代方法,都需要遍历整个链,因此时间复杂度为 O(n),其中 n 是链节点数。 - **空间复杂度**: - 递归方法的空间复杂度为 O(n),因为递归调用会占用栈空间。 - 迭代方法的空间复杂度为 O(1),因为它只使用了常数个额外变量。 ### 注意事项 在实现过程中,需要注意边界条件的处理,例如链为空或只有一个节点的情况。此外,在交换节点时,确保正确更新指针关系,避免出现断链或死循环的问题[^3]。
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