Leetcode 25. Reverse Nodes in k-Group (链表难度天花板之二)

简介

题目链接 Leetcode 25. Reverse Nodes in k-Group

翻转LinkedList，以每K个节点为一组翻转，不够K的节点的话就保持不变。

作为链表的难度天花板，这道题依然不是很难。建议看解法之前先练习本题的简单版本LeetCode 206. Reverse Linked List。

注意：文章中一切注解皆为Python代码

理解题目

题目非常简单。给定一个链表，每K的节点翻转一次，最后一段不足K个节点就保持不变。这题有两个难点：

• 如何做到每K个节点翻转一次
• 如何处理边界情况，如开头段，结尾段

一旦解决这两个问题，这个题目就是一个Easy题。

做过LeetCode 206的人可能是用while循环实现的翻转，如果把while循环换成K次的for循环，再返回相应的起点，终点和下一个未访问节点，就可以实现每K个节点一次的循环，并且获得操作剩余链表最重要的信息。第一个问题也迎刃而解。

再看第二个问题。我们可以把开头和结尾段分开讨论。

假设一个链表再反转的过程中会有三段，开头段（最终会返回这段的开头），中间段，结尾段（有可能不被翻转）。在这种假设下，开头段和中间段的唯一区别就在于，我们需要返回开头段的首节点；因此，我们把开头段单独拿出来翻转，最终返回的时候提取这段的首节点就好。

结尾段的处理稍微复杂，但也不难。我们算出链表的总长（设为n），再看n % k == 0是否成立，如果成立则结尾段与中间段没有任何区别；如果不成立我们总共可以翻转的节点数为n - n%k个（因为最后一段太短不可以翻转）。

一种特殊情况是n < k，这种情况压根不用翻转，直接返回head就行。

代码实现

class Solution:
    def reverseKGroup(self, head: ListNode, k: int) -> ListNode:
        def reverse(node, k):                             # 翻转链表中的K的节点
            prev, cur = None, node
            for i in range(k):
                cur.next, prev, cur = prev, cur, cur.next # 这一行等同于一下被注释的四行
                #tmp = cur.next
                #cur.next = prev
                #prev = cur
                #cur = tmp
            start, stop, nxt = prev, node, cur            # 为了便于理解这里重命名一下
            return start, stop, nxt                       # 返回翻转后链表的起点，终点和下一个未访问节点
        
        n, cur = 0, head
        while cur: cur, n = cur.next, n+1                 # 计算链表的总长度
        
        if n < k: return head                             # 如果总长小于K，直接返回首节点，不需要翻转
        
        head, prev_stop, nxt = reverse(head, k)           # 单独处理“开头段”
        for i in range(k, n-n%k, k):                      # 处理“中间段”
            start, stop, nxt = reverse(nxt, k)
            prev_stop.next = start                        # 用上一段的终点连接当前段的起点
            prev_stop = stop                              # 更新终点
        prev_stop.next = nxt                              # 用终点连接未翻转的“结尾段”
        return head                                       # 返回开头段的起点

解题后的思考

尽管标注为Hard，但是由于链表题整体难度不高，这题稍作拆解也是可以比较轻松解决的。

链表翻转是一个超级基础的技能，不会的话建议背下来，或者多练习几遍熟能生巧；面试过程中，链表翻转和树的遍历一样，应该是提笔就写不假思索那种级别的技能。

有的Hard题难在算法，数据结构闻所未闻，这题只需要多想想，大事化小，逐个击破就好；这题也可以说是Hard题之所以Hard的一个典型——很多Easy或者Medium题目的叠加。