24、两两交换链表中的节点

题目

链表：两两交换链表中的节点
给你一个链表，两两交换其中相邻的节点，并返回交换后链表的头节点。你必须在不修改节点内部的值的情况下完成本题（即，只能进行节点交换）。

示例 1：

输入：head = [1,2,3,4]
输出：[2,1,4,3]
示例 2：

输入：head = []
输出：[]
示例 3：

输入：head = [1]
输出：[1]

提示：

链表中节点的数目在范围 [0, 100] 内
0 <= Node.val <= 100

代码

/**
 * Definition for singly-linked list.
 * struct ListNode {
 *     int val;
 *     ListNode *next;
 *     ListNode() : val(0), next(nullptr) {}
 *     ListNode(int x) : val(x), next(nullptr) {}
 *     ListNode(int x, ListNode *next) : val(x), next(next) {}
 * };
 */
class Solution {
public:
    ListNode* swapPairs(ListNode* head) {
        ListNode* dummy=new ListNode(0,head);//创建一个节点，数值为0，指向的下一个节点为头结点，相当于在原链表的头部插入一个新节点
        ListNode* pre=dummy;
        ListNode* first=head;
        ListNode* second=NULL;//因为不知道刚开始头结点后是否有数据
        while(first&&first->next)
        {
            second=first->next;
            ListNode* nxt=second->next;//因为nxt在随时变化
            pre->next=second;//因为从这一步开始到倒数第三步是断链重连
            second->next=first;
            first->next=nxt;
            pre=first;//后两步是在断链重连后，更新指针指向为下一轮交换做准备
            first=nxt;
        }
        return dummy->next;//dummy指向并没有改变，直接返回dummy的下一个节点即链表头结点
    }
};

原理图

原理解释

提示：算法流程及解释在代码中已标注
增加一个虚拟节点为了避免掉很多边界条件的处理

需要定义四个指针：
pre指针：指向需要交换节点的前一个节点
first指针：指向第一个需要交换的节点
second指针：指向要交换的第二个节点
nxt指针：指向下一组要交换节点的第一个节点

流程：
①second的下一个节点指向first
②first指针的下一个节点指向nxt
③pre指针的下一个节点指向second
④pre后移一个节点指向first
⑤first指向的节点更改为下一轮需要交换节点的第一个节点nxt

小结

这个算法可以应用在各种需要交换节点的场景，如反转链表、两两交换节点等操作。在实际的面试或工程中，对链表操作的熟练掌握能够帮助我们更好地解决问题。

原理图借鉴哔站华南溜达虎，如有侵权联系删除。