数据结构与算法-22反转链表

最新推荐文章于 2022-07-13 15:13:22 发布

jialChen

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分类专栏：数据结构与算法

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本文介绍了一种链表操作算法——K-逆转，并提供了两种实现方式：一种使用Python语言，借助字典结构提高逻辑清晰度；另一种使用C语言，通过数组模拟结点地址提升时间效率。

摘要生成于 C知道，由 DeepSeek-R1 满血版支持，前往体验 >

Description
给定一个常数 K 以及一个单链表 L，请编写程序将 L 中每 K 个结点反转。例如：给定 L 为 1→2→3→4→5→6，K 为 3，则输出应该为 3→2→1→6→5→4；如果 K 为 4，则输出应该为 4→3→2→1→5→6，即最后不到 K 个元素不反转。

Input
每个输入包含 1 个测试用例。每个测试用例第 1 行给出第 1 个结点的地址、结点总个数正整数 N (≤10 5 )、以及正整数 K (≤N)，即要求反转的子链结点的个数。结点的地址是 5 位非负整数，NULL 地址用 −1 表示。接下来有 N 行，每行格式为：
在这里插入图片描述
Output
对每个测试用例，顺序输出反转后的链表，其上每个结点占一行，格式与输入相同。

在这里插入图片描述
参考程序1（Python语言）

def CreateList(dic,firstadd):
    ls=[]
    while firstadd!="-1":
        ls.append(dic[firstadd])
        firstadd=dic[firstadd][2]
    return ls

def K_reverse(ls,K):
    i=0
    number=[]
    while i+K<=len(ls):
        left=ls[i:i+K]
        number+=list(reversed(left))
        i+=K
    number+=ls[i:]
    for i in range(len(number)-1):
        number[i][2]=number[i+1][0]
    number[-1][2]=-1
    return number
    
first_add,node_amount,K=input().split()
node_amount=int(node_amount)
K=int(K)
list_dic={}
for i in range(node_amount):
    add,data,next_add=input().split()
    list_dic[add]=[add,data,next_add]
lis=CreateList(list_dic,first_add)
lis=K_reverse(lis,K)
for i in range(len(lis)):
    #范围是len(lis)，而非node_amount，原因是并非所有的结点都在链表中
    print("{0} {1} {2}".format(lis[i][0],lis[i][1],lis[i][2]))

以上程序对测试点5不通过，运行超时。
参考程序2（C语言）

#include <stdio.h>
#define LEN 100000

struct ListNode
{
	int Address;
	int Data;
	int Next;
};
struct ListNode NodeSet[LEN],List[LEN];
int cnt=0;//cnt是链表中结点个数 

void K_Reverse(int K)
{
	struct ListNode temp;
	int j,start,end;
	start=0;
	end=K-1;
	while(end<=cnt-1)
	{
		int midlength=(end-start+1)/2;
		for(j=0;j<=midlength-1;j++)
		{
			temp=List[j+start];
			List[j+start]=List[end-j];
			List[end-j]=temp;
		}
		start+=K;
		end+=K;
	}
}

int main()
{
	int N,K,i,first,first_index;
	scanf("%d%d%d",&first,&N,&K);
	for(i=0;i<N;i++)
	{
		int temp_add,temp_data,temp_next;
		scanf("%d%d%d",&temp_add,&temp_data,&temp_next);
		NodeSet[temp_add].Address=temp_add;
		NodeSet[temp_add].Data=temp_data;
		NodeSet[temp_add].Next=temp_next;
	}
	while(first!=-1)
	{
		List[cnt].Address=NodeSet[first].Address;
		List[cnt].Data=NodeSet[first].Data;
		first=NodeSet[first].Next;
		cnt++;
	}
	K_Reverse(K);
	for(i=0;i<=cnt-2;i++)
	{
		List[i].Next=List[i+1].Address;
	}
	List[cnt-1].Next=-1;
	for(i=0;i<cnt;i++)
	{
		if(List[i].Next==-1)
		{
			printf("%05d %d %d\n",List[i].Address,List[i].Data,List[i].Next);
		}
		else
		{
			printf("%05d %d %05d\n",List[i].Address,List[i].Data,List[i].Next);
		}
	}
	return 0;
}
/*测试数据
00100 6 2
00000 4 99999
00100 1 12309
68237 6 -1
33218 3 00000
99999 5 68237
12309 2 33218

00100 6 2
00000 4 99999
00100 1 12309
68237 6 88888
33218 3 -1
99999 5 88888
12309 2 33218
*/

分析：
本题是PAT (Basic Level) Practice1025题，解决本题，分为两个步骤：
（1）根据给出的结点数据集，构造出链表的形态。
①在这之中有些结点可能根本不在链表上，因此链表的长度小于等于数据给出的结点个数，这一点需要注意
②在还原链表时，有两种思路，一种是最直接的方式，即利用两层循环，基于查找的方式，一个一个地将结点按顺序组织起来，这样的时间复杂度为O(N^2)，即使参考程序1中Python中使用了字典结构，用了一个循环，但这样只是对逻辑抽象与问题处理的表达上，变得简单了，但本质上还是两层循环，这样对于大规模数据，时间性能较差；另一种方法（参考程序2）是模拟，即直接开100000的结构体数组空间，将结构体的下表索引模拟为题目所说的“地址”，而这与题目恰好是吻合的——结点“地址”占五位，在1-99999之间，结构体数组的空间刚好也够用，这样直接通过数组下标进行查找，大大提高了时间性能，时间复杂度为O(n)，但空间复杂度就比较大了。参考程序2的解答也完全正确。
（2）组织好链表后，进行K-逆转。参考程序1直接使用了reversed内置函数。参考程序2很原始地用前后两两交换实现逆转。

可以看出，使用Python语言解题的代码量要比C语言少很多的，而且对于问题的表示、逻辑抽象时都很直接、方便。而且Python作为脚本语言，不像C语言那样要写一个个的函数、Java那样要写类、方法这样重视结构，在代码书写上比较灵活。
当然时间性能自然也要有所牺牲，Python的运行速度是C语言的10倍。所以大家在online judge上做题时，语言的选择上要做很好的权衡。