25.k个一组翻转链表 python

题目

题目描述

给你链表的头节点 head ，每 k 个节点一组进行翻转，请你返回修改后的链表。

k 是一个正整数，它的值小于或等于链表的长度。如果节点总数不是 k 的整数倍，那么请将最后剩余的节点保持原有顺序。

你不能只是单纯的改变节点内部的值，而是需要实际进行节点交换。

示例 1：

输入：head = [1,2,3,4,5], k = 2
输出：[2,1,4,3,5]

示例 2：

输入：head = [1,2,3,4,5], k = 3
输出：[3,2,1,4,5]

提示：

链表中的节点数目为 n
1 <= k <= n <= 5000
0 <= Node.val <= 1000

进阶：你可以设计一个只用 O(1) 额外内存空间的算法解决此问题吗？

题目链接

k个一组翻转链表

题解

解题思路

我们需要保证：

• 正确地反转每 k 个节点的组。
• 如果剩余节点不足 k 个，则保持原样。
• 反转后的链表部分要正确连接起来。
• 算法只使用 O(1) 的额外空间。

python实现

下面是经过仔细检查后，重新整理的 Python 实现代码，用于解决 k 个一组反转链表的问题：

def reverseKGroup(head: ListNode, k: int) -> ListNode:
    # 创建一个哑节点，方便处理边界情况
    dummy = ListNode(0)
    dummy.next = head
    group_prev = dummy
    
    while True:
        # 检查接下来是否有至少k个节点
        kth_node = group_prev
        for _ in range(k):
            kth_node = kth_node.next
            if not kth_node:
                return dummy.next
        
        # 记录下一组的起始位置
        group_next = kth_node.next
        
        # 反转当前组内的节点
        prev, curr = group_prev.next, group_prev.next.next
        for _ in range(k - 1):
            temp = curr.next
            curr.next = prev
            prev = curr
            curr = temp
        
        # 连接反转后的组与之前的节点和之后的节点
        first_node_of_group = group_prev.next  # 原来的第一个节点（现在是最后一个）
        first_node_of_group.next = group_next  # 将该组最后的节点指向下一组的第一个节点
        group_prev.next = kth_node             # 将前一组的最后节点指向前一组反转后的第一个节点
        
        # 移动到下一组
        group_prev = first_node_of_group
        
    return dummy.next

代码分析

这段代码的关键点在于：

• 使用哑节点 dummy 来简化头结点的操作。
• 在进入反转逻辑之前，先检查接下来是否还有至少 k 个节点。
• 使用两个指针 prev 和 curr 来进行局部反转操作，其中 prev 最终会成为反转后这一组的新头部。
• 通过保存每一组的第一个节点（反转后的最后一个节点），我们可以在完成反转后正确地连接链表的不同部分。
• 更新 group_prev 到当前组反转后的最后一个节点，准备进入下一轮循环。

这个算法保证了对于任何有效的输入都能正确工作，并且它仅使用常数级别的额外空间来存储指针变量，符合 O(1) 空间复杂度的要求。

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