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# 24. 两两交换链表中的节点

力扣题目链接 (opens new window)

给定一个链表,两两交换其中相邻的节点,并返回交换后的链表。

你不能只是单纯的改变节点内部的值,而是需要实际的进行节点交换。

24.两两交换链表中的节点-题意

# 思路

这道题目正常模拟就可以了。

建议使用虚拟头结点,这样会方便很多,要不然每次针对头结点(没有前一个指针指向头结点),还要单独处理。

对虚拟头结点的操作,还不熟悉的话,可以看这篇链表:听说用虚拟头节点会方便很多? (opens new window)

接下来就是交换相邻两个元素了,此时一定要画图,不画图,操作多个指针很容易乱,而且要操作的先后顺序

初始时,cur指向虚拟头结点,然后进行如下三步:

24.两两交换链表中的节点1

操作之后,链表如下:

24.两两交换链表中的节点2

看这个可能就更直观一些了:

24.两两交换链表中的节点3

对应的C++代码实现如下: (注释中详细和如上图中的三步做对应)

class Solution {
public:
    ListNode* swapPairs(ListNode* head) {
        ListNode* dummyHead = new ListNode(0); // 设置一个虚拟头结点
        dummyHead->next = head; // 将虚拟头结点指向head,这样方面后面做删除操作
        ListNode* cur = dummyHead;
        while(cur->next != nullptr && cur->next->next != nullptr) {
            ListNode* tmp = cur->next; // 记录临时节点
            ListNode* tmp1 = cur->next->next->next; // 记录临时节点

            cur->next = cur->next->next;    // 步骤一
            cur->next->next = tmp;          // 步骤二
            cur->next->next->next = tmp1;   // 步骤三

            cur = cur->next->next; // cur移动两位,准备下一轮交换
        }
        return dummyHead->next;
    }
};
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  • 时间复杂度:$O(n)$
  • 空间复杂度:$O(1)$

# 拓展

这里还是说一下,大家不必太在意力扣上执行用时,打败多少多少用户,这个统计不准确的。

做题的时候自己能分析出来时间复杂度就可以了,至于力扣上执行用时,大概看一下就行。

上面的代码我第一次提交执行用时8ms,打败6.5%的用户,差点吓到我了。

心想应该没有更好的方法了吧,也就O(n)的时间复杂度,重复提交几次,这样了:

24.两两交换链表中的节点

力扣上的统计如果两份代码是 100ms 和 300ms的耗时,其实是需要注意的。

如果一个是 4ms 一个是 12ms,看上去好像是一个打败了80%,一个打败了20%,其实是没有差别的。 只不过是力扣上统计的误差而已。

# 其他语言版本

C:

/**
 * Definition for singly-linked list.
 * struct ListNode {
 *     int val;
 *     struct ListNode *next;
 * };
 */


struct ListNode* swapPairs(struct ListNode* head){
    //使用双指针避免使用中间变量
    typedef struct ListNode ListNode;
    ListNode *fakehead = (ListNode *)malloc(sizeof(ListNode));
    fakehead->next = head;
    ListNode* right = fakehead->next;
    ListNode* left = fakehead;
    while(left && right && right->next ){
        left->next = right->next;
        right->next = left->next->next;
        left->next->next = right;
        left = right;
        right = left->next;
    }
    return fakehead->next;
}
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Java:

// 递归版本
class Solution {
    public ListNode swapPairs(ListNode head) {
        // base case 退出提交
        if(head == null || head.next == null) return head;
        // 获取当前节点的下一个节点
        ListNode next = head.next;
        // 进行递归
        ListNode newNode = swapPairs(next.next);
        // 这里进行交换
        next.next = head;
        head.next = newNode;

        return next;
    }
} 
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// 虚拟头结点
class Solution {
  public ListNode swapPairs(ListNode head) {

    ListNode dummyNode = new ListNode(0);
    dummyNode.next = head;
    ListNode prev = dummyNode;

    while (prev.next != null && prev.next.next != null) {
      ListNode temp = head.next.next; // 缓存 next
      prev.next = head.next;          // 将 prev 的 next 改为 head 的 next
      head.next.next = head;          // 将 head.next(prev.next) 的next,指向 head
      head.next = temp;               // 将head 的 next 接上缓存的temp
      prev = head;                    // 步进1位
      head = head.next;               // 步进1位
    }
    return dummyNode.next;
  }
}
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Python:

# Definition for singly-linked list.
# class ListNode:
#     def __init__(self, val=0, next=None):
#         self.val = val
#         self.next = next

class Solution:
    def swapPairs(self, head: ListNode) -> ListNode:
        res = ListNode(next=head)
        pre = res
        
        # 必须有pre的下一个和下下个才能交换,否则说明已经交换结束了
        while pre.next and pre.next.next:
            cur = pre.next
            post = pre.next.next
            
            # pre,cur,post对应最左,中间的,最右边的节点
            cur.next = post.next
            post.next = cur
            pre.next = post

            pre = pre.next.next
        return res.next
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Go:

func swapPairs(head *ListNode) *ListNode {
    dummy := &ListNode{
        Next: head,
    }
    //head=list[i]
    //pre=list[i-1]
    pre := dummy 
    for head != nil && head.Next != nil {
        pre.Next = head.Next
        next := head.Next.Next
        head.Next.Next = head
        head.Next = next
        //pre=list[(i+2)-1]
        pre = head 
        //head=list[(i+2)]
        head = next
    }
    return dummy.Next
}
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// 递归版本
func swapPairs(head *ListNode) *ListNode {
    if head == nil || head.Next == nil {
        return head
    }
    next := head.Next
    head.Next = swapPairs(next.Next)
    next.Next = head
    return next
}
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Javascript:

var swapPairs = function (head) {
  let ret = new ListNode(0, head), temp = ret;
  while (temp.next && temp.next.next) {
    let cur = temp.next.next, pre = temp.next;
    pre.next = cur.next;
    cur.next = pre;
    temp.next = cur;
    temp = pre;
  }
  return ret.next;
};
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Kotlin:

fun swapPairs(head: ListNode?): ListNode? {
    val dummyNode = ListNode(0).apply { 
        this.next = head
    }
    var cur: ListNode? = dummyNode
    while (cur?.next != null && cur.next?.next != null) {
        val temp = cur.next
        val temp2 = cur.next?.next?.next
        cur.next = cur.next?.next
        cur.next?.next = temp
        cur.next?.next?.next = temp2
        cur = cur.next?.next
    }
    return dummyNode.next
}
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Swift:

func swapPairs(_ head: ListNode?) -> ListNode? {
    if head == nil || head?.next == nil {
        return head
    }
    let dummyHead: ListNode = ListNode(-1, head)
    var current: ListNode? = dummyHead
    while current?.next != nil && current?.next?.next != nil {
        let temp1 = current?.next
        let temp2 = current?.next?.next?.next
        
        current?.next = current?.next?.next
        current?.next?.next = temp1
        current?.next?.next?.next = temp2
        
        current = current?.next?.next
    }
    return dummyHead.next
}
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