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92.reverse-linked-list-ii.md

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题目地址(92. 反转链表 II)

https://leetcode-cn.com/problems/reverse-linked-list-ii/

题目描述

反转从位置 m 到 n 的链表。请使用一趟扫描完成反转。

说明:
1 ≤ m ≤ n ≤ 链表长度。

示例:

输入: 1->2->3->4->5->NULL, m = 2, n = 4
输出: 1->4->3->2->5->NULL

前置知识

  • 链表

公司

  • 阿里
  • 腾讯
  • 百度
  • 字节

思路（四点法）

这道题和206.reverse-linked-list 有点类似，并且这道题是 206 的升级版。 让我们反转某一个区间，而不是整个链表，我们可以将 206 看作本题的特殊情况（special case）。

核心在于取出需要反转的这一小段链表，反转完后再插入到原先的链表中。

以本题为例：

反转的是 2,3,4 这三个点，那么我们可以先取出 2，用 cur 指针指向 2，然后当取出 3 的时候，我们将 3 指向 2 的，把 cur 指针前移到 3，依次类推，到 4 后停止，这样我们得到一个新链表 4->3->2, cur 指针指向 4。

对于原链表来说，有两个点的位置很重要，需要用指针记录下来，分别是 1 和 5，把新链表插入的时候需要这两个点的位置。用 pre 指针记录 1 的位置当 4 结点被取走后，5 的位置需要记下来

这样我们就可以把反转后的那一小段链表加入到原链表中

92.reverse-linked-list-ii

(图片来自网络)

  • 首先我们直接返回 head 是不行的。 当 m 不等于 1 的时候是没有问题的，但只要 m 为 1，就会有问题。

  • 其次如果链表商都小于 4 的时候，p1，p2，p3，p4 就有可能为空。为了防止 NPE，我们也要充分地判空。

class Solution:
    def reverseBetween(self, head: ListNode, m: int, n: int) -> ListNode:
        pre = None
        cur = head
        i = 0
        p1 = p2 = p3 = p4 = None
        # 一坨逻辑
        if p1:
            p1.next = p3
        else:
            dummy.next = p3
        if p2:
            p2.next = p4
        return head

如上代码是不可以的，我们考虑使用 dummy 节点。

class Solution:
   def reverseBetween(self, head: ListNode, m: int, n: int) -> ListNode:
       pre = None
       cur = head
       i = 0
       p1 = p2 = p3 = p4 = None
       dummy = ListNode(0)
       dummy.next = head
       # 一坨逻辑
       if p1:
           p1.next = p3
       else:
           dummy.next = p3
       if p2:
           p2.next = p4

       return dummy.next

关于链表反转部分, 顺序比较重要，我们需要：

  • 先 cur.next = pre
  • 再 更新 p2 和 p2.next(其中要设置 p2.next = None，否则会互相应用，造成无限循环)
  • 最后更新 pre 和 cur

上述的顺序不能错，不然会有问题。原因就在于p2.next = None，如果这个放在最后，那么我们的 cur 会提前断开。

    while cur:
           i += 1
           if i == m - 1:
               p1 = cur
           next = cur.next
           if m < i <= n:
               cur.next = pre

           if i == m:
               p2 = cur
               p2.next = None

           if i == n:
               p3 = cur

           if i == n + 1:
               p4 = cur

           pre = cur
           cur = next

关键点解析

  • 四点法
  • 链表的基本操作
  • 考虑特殊情况 m 是 1 或者 n 是链表长度的情况，我们可以采用虚拟节点 dummy 简化操作
  • 用四个变量记录特殊节点， 然后操作这四个节点使之按照一定方式连接即可。
  • 注意更新 current 和 pre 的位置， 否则有可能出现溢出

代码

我把这个方法称为 四点法

语言支持：JS, Python3， CPP

JavaScript Code:

/*
 * @lc app=leetcode id=92 lang=javascript
 *
 * [92] Reverse Linked List II
 *
 * https://leetcode.com/problems/reverse-linked-list-ii/description/
 */
/**
 * Definition for singly-linked list.
 * function ListNode(val) {
 *     this.val = val;
 *     this.next = null;
 * }
 */
/**
 * @param {ListNode} head
 * @param {number} m
 * @param {number} n
 * @return {ListNode}
 */
var reverseBetween = function (head, m, n) {
  // 虚拟节点，简化操作
  const dummyHead = {
    next: head,
  };

  let cur = dummyHead.next; // 当前遍历的节点
  let pre = cur; // 因为要反转，因此我们需要记住前一个节点
  let index = 0; // 链表索引，用来判断是否是特殊位置（头尾位置）

  // 上面提到的四个特殊节点
  let p1 = (p2 = p3 = p4 = null);

  while (cur) {
    const next = cur.next;
    index++;

    // 对 (m - n) 范围内的节点进行反转
    if (index > m && index <= n) {
      cur.next = pre;
    }

    // 下面四个if都是边界, 用于更新四个特殊节点的值
    if (index === m - 1) {
      p1 = cur;
    }
    if (index === m) {
      p2 = cur;
    }

    if (index === n) {
      p3 = cur;
    }

    if (index === n + 1) {
      p4 = cur;
    }

    pre = cur;

    cur = next;
  }

  // 两个链表合并起来
  (p1 || dummyHead).next = p3; // 特殊情况需要考虑
  p2.next = p4;

  return dummyHead.next;
};

Python Code:

class Solution:
    def reverseBetween(self, head: ListNode, m: int, n: int) -> ListNode:
        if not head.next or n == 1:
            return head
        dummy = ListNode()
        dummy.next = head
        pre = None
        cur = head
        i = 0
        p1 = p2 = p3 = p4 = None
        while cur:
            i += 1
            next = cur.next
            if m < i <= n:
                cur.next = pre
            if i == m - 1:
                p1 = cur
            if i == m:
                p2 = cur
            if i == n:
                p3 = cur
            if i == n + 1:
                p4 = cur
            pre = cur
            cur = next
        if not p1:
            dummy.next = p3
        else:
            p1.next = p3
        p2.next = p4
        return dummy.next

复杂度分析

  • 时间复杂度：$O(N)$
  • 空间复杂度：$O(1)$

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