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07.swap-nodes-in-pairs.md

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24. 两两交换链表中的节点

https://leetcode-cn.com/problems/swap-nodes-in-pairs/

题目描述

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。


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

来源：力扣（LeetCode）
链接：https://leetcode-cn.com/problems/swap-nodes-in-pairs
著作权归领扣网络所有。商业转载请联系官方授权，非商业转载请注明出处。

方法 1: 迭代

图解

  • 要注意指针改变的顺序，不然可能会丢失节点。
  • 用一个 dummy 节点来简化操作，不用额外考虑链表头部的情况。

复杂度分析

  • 时间复杂度：$O(N)$, N 为链表长度。
  • 空间复杂度：$O(1)$。

代码(JavaScript/C++)

JavaScript Code

/**
 * Definition for singly-linked list.
 * function ListNode(val, next) {
 *     this.val = (val===undefined ? 0 : val)
 *     this.next = (next===undefined ? null : next)
 * }
 */
/**
 * @param {ListNode} head
 * @return {ListNode}
 */
var swapPairs = function (head) {
  const dummy = new ListNode(null, head);
  let prev = dummy;
  let cur = prev.next;

  while (cur && cur.next) {
    // 按照上图，指针更换顺序是这样子的
    // prev.next = cur.next
    // cur.next = prev.next.next
    // prev.next.next = cur

    // 也可以先用一个指针把下一个节点存起来
    const next = cur.next;
    cur.next = next.next;
    next.next = cur;
    prev.next = next;

    prev = cur;
    cur = cur.next;
  }
  return dummy.next;
};

C++ Code

/**
 * 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) {
        if (head == nullptr || head->next == nullptr) return head;

        ListNode* dummy = new ListNode(0, head);
        ListNode* prev = dummy;
        ListNode* cur = prev->next;

        while (cur != nullptr && cur->next != nullptr) {
            ListNode* next = cur->next;
            cur->next = next->next;
            next->next = cur;
            prev->next = next;

            prev = cur;
            cur = cur->next;
        }
        return dummy->next;
    }
};

方法 2: 递归

思路

“将相邻的链表节点两两交换”，我们可以把链表两两分成若干组，在组内互换节点后再组合起来。

先解决小问题，再把小问题的解组合起来，解决大问题。

小问题

只要关注当前递归要解决的问题就行，前后都可以当成是黑匣子。在当前递归中，我们只需要将两个节点互换。

小问题之间的关系

  • 下一个递归应该返回互换后的第一个节点
  • 当前递归应该返回互换后的第一个节点给上一个递归

递归出口

  • 链表尾部 head === null
  • 链表最后只剩下一个元素 head.next === null

复杂度分析

  • 时间复杂度：$O(N)$, N 为链表长度。
  • 空间复杂度：$O(N)$, N 为链表长度，递归栈的空间。

代码(JavaScript/C++)

JavaScript Code

/**
 * Definition for singly-linked list.
 * function ListNode(val, next) {
 *     this.val = (val===undefined ? 0 : val)
 *     this.next = (next===undefined ? null : next)
 * }
 */
/**
 * @param {ListNode} head
 * @return {ListNode}
 */
var swapPairs = function (head) {
  // 递归出口
  if (!head || !head.next) return head;

  // 先保存下一个节点，避免丢失
  const next = head.next;

  // 下一个递归会返回互换后的第一个节点
  // head 是当前组互换后的第二个节点，head.next 指向下一组就好
  head.next = swapPairs(next.next);

  // 将当前组的两个节点互换
  next.next = head;

  // 返回互换后的第一个节点
  return next;
};

C++ Code

/**
 * 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) {
        if (head == nullptr || head->next == nullptr) return head;

        ListNode* first = head;
        ListNode* second = first->next;

        ListNode* head_of_next_group = swapPairs(second->next);

        first->next = head_of_next_group;
        second->next = first;

        return second;
    }
};

更多题解可以访问：https://github.com/suukii/91-days-algorithm