题目:

        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:

img

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

示例 2:

img

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


思路如下:

        本题的思路是基于链表的分组反转操作。具体来说,就是将链表的节点每 k 个为一组进行反转。首先统计链表的节点个数,这样可以知道是否还有足够的节点来进行分组反转。创建一个虚拟头节点 dummy ,这个虚拟头节点的 next 指向原链表的头节点,然后初始化三个指针:p0 指向当前处理组的前一个节点(初始为虚拟头节点),pre 用于保存当前节点的前一个节点(初始为 None),cur 用于遍历链表(初始为头节点 head)。

        在分组反转的过程中,每次处理 k 个节点的一组,直到剩余节点数不足 k 个。在每次处理时,通过一个循环逐个反转节点,保存当前节点的下一个节点到 nxt,将当前节点的 next 指向 pre 实现反转,然后更新 pre 和 cur 指针。

        反转完成后,需要将反转后的子链表连接到主链表中。这里通过 p0.next 指向反转后的组头节点 pre,而反转前的组头节点(nxt)的 next 指向当前 cur(下一组的第一个节点),最后更新 p0 到下一组的前一个节点。

        这里用示意图俩表示题解实例中完成第一个 k 的反转后的链表,以便参考:


题解如下:

​
# Definition for singly-linked list.
# class ListNode:
#     def __init__(self, val=0, next=None):
#         self.val = val
#         self.next = next
class Solution:
    def reverseKGroup(self, head: Optional[ListNode], k: int) -> Optional[ListNode]:
        # 统计链表的节点个数
        n = 0
        cur = head
        
        while cur:
            n += 1
            cur = cur.next
​
        # 创建一个虚拟头节点
        p0 = dummy = ListNode(next=head)
        # pre用于记录当前反转部分的前一个节点,cur用于遍历链表
        pre = None
        cur = head
​
        # 每次处理k个节点的一组
        while n >= k:
            # 减少剩余需要处理的节点数
            n -= k
            # 反转当前组的k个节点
            for i in range(k):
                # 保存当前节点的下一个节点
                nxt = cur.next
                # 将当前节点的next指向前一个节点pre,实现反转
                cur.next = pre
                # 更新pre和cur的位置
                pre = cur
                cur = nxt
​
            # 连接反转后的子链表到主链表中
            # nxt是p0的下一个节点,即反转前的组头节点
            nxt = p0.next
            # 将反转后的组尾节点(nxt)的next指向当前cur(下一组的第一个节点)
            nxt.next = cur
            # 将p0的next指向反转后的组头节点pre
            p0.next = pre
            # 更新p0到下一组的前一个节点(即当前组的尾节点nxt)
            p0 = nxt
​
        # 返回虚拟头节点的next,即新的链表头
        return dummy.next

 


题解示例:

​
假设链表为 1 -> 2 -> 3 -> 4 -> 5 -> None,k=2。
统计节点个数:n = 5。
​
创建虚拟头节点:dummy.next = 1 -> 2 -> 3 -> 4 -> 5 -> None。
初始化指针:p0 指向 dummy,pre = None,cur = 1。
​
第一次处理 k=2 个节点:
反转 1 -> 2,得到 2 -> 1。
连接反转后的子链表:
nxt = 1(p0.next)。
1.next = 3(当前 cur)。
p0.next = 2(反转后的组头节点)。
更新 p0 到 1。
​
第二次处理 k=2 个节点:
反转 3 -> 4,得到 4 -> 3。
连接反转后的子链表:
nxt = 3(p0.next)。
3.next = 5(当前 cur)。
p0.next = 4(反转后的组头节点)。
更新 p0 到 3。
​
剩余节点数不足 k,停止处理。
最终链表为 2 -> 1 -> 4 -> 3 -> 5 -> None。
​

逻辑梳理:

1. 统计链表节点个数

        首先,遍历链表统计节点总数 n,这有助于判断是否还有足够的节点进行分组反转。

2. 创建虚拟头节点

        创建一个虚拟头节点 dummy,其 next 指向原链表的头节点。这可以简化边界条件的处理,比如当链表为空或者只有一个节点时的操作。

3. 初始化指针

  • p0:指向当前处理组的前一个节点,初始为虚拟头节点。

  • pre:用于保存当前节点的前一个节点,初始为 None。

  • cur:用于遍历链表,初始为头节点 head。

4. 分组反转逻辑

每次处理 k 个节点的一组,直到剩余节点数不足 k 个:

  • 减少剩余节点数:n -= k,表示已经处理了一组 k 个节点。

  • 反转当前组的 k 个节点:

    • 使用一个循环,遍历 k 次,逐个反转节点。

    • 在每次循环中:

      • 保存当前节点的下一个节点到 nxt。

      • 将当前节点的 next 指向 pre,实现反转。

      • 更新 pre 和 cur 指针。

5. 连接反转后的子链表

  • nxt 是 p0 的下一个节点,即反转前的组头节点。

  • 将反转后的组尾节点(nxt)的 next 指向当前 cur(下一组的第一个节点)。

  • 将 p0 的 next 指向反转后的组头节点 pre。

  • 更新 p0 到下一组的前一个节点(即当前组的尾节点 nxt)。

6. 返回结果

        返回虚拟头节点的 next,即新的链表头。

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