📝 题目描述

题目链接：K 个一组翻转链表

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：

示例 1：

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

示例 2：

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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

💡 解题思路

方法一：模拟✅️

首先创建一个哨兵节点，使得第一个子链表的头节点 head 不再特殊化。

我们需要把链表节点按照 k 个一组分组，所以可以使用一个指针 head 依次指向每组的头节点。这个指针每次向前移动 k 步，直至链表结尾。对于每个分组，我们先判断它的长度是否大于等于 k。若是，我们就翻转这部分链表，否则不需要翻转。

接下来的问题就是如何翻转一个分组内的子链表。翻转一个链表并不难，过程可以参考“反转链表”。但是对于一个子链表，除了翻转其本身之外，还需要将子链表的头部与上一个子链表连接，以及子链表的尾部与下一个子链表连接。

因此，在翻转子链表的时候，我们不仅需要子链表头节点 head，还需要有 head 的上一个节点 prev，以便翻转完后把子链表再接回 prev。

反复移动指针 head 与 pre，对 head 所指向的子链表进行翻转，直到结尾，我们就得到了答案。最后返回哨兵节点的下一个节点作为答案即可。

方法二：数组模拟

构建一个数组，将所有链表的指针存储，然后利用 reverse 函数快速翻转，并然后逐个连起链表。

🔧 代码实现

1、模拟

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/**
 * 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:
    // 翻转一个子链表，并且返回新的头与尾
    pair<ListNode*, ListNode*> myReverse(ListNode* head, ListNode* tail) {
        ListNode* prev = nullptr;
        ListNode* current = head;
        while (prev != tail) {
            ListNode* next = current->next;
            current->next = prev;
            // 准备下一波
            prev = current;
            current = next;
        }
        return {tail, head};
    }

    ListNode* reverseKGroup(ListNode* head, int k) {
        ListNode* dummy = new ListNode(-1, head);
        ListNode* prev = dummy;

        while (head) {
            ListNode* tail = prev;
            // 查看剩余部分长度是否大于等于 k
            for (int i = 0; i < k; ++i) {
                tail = tail->next;

                // tail为空，则说明不足k个，直接返回即可
                if (tail == nullptr) {
                    return dummy->next;
                }
            }

            ListNode* next = tail->next;

            // 这里是 C++17 的写法，也可以写成
            // pair<ListNode*, ListNode*> result = myReverse(head, tail);
            // head = result.first;
            // tail = result.second;
            tie(head, tail) = myReverse(head, tail);

            // 把子链表重新接回原链表
            prev->next = head;
            tail->next = next;

            // 准备下一波
            prev = tail;
            head = next;
        }

        ListNode* ans = dummy -> next;
        delete dummy;
        return ans;
    }
};

2、数组模拟

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class Solution {
public:
    ListNode* reverseKGroup(ListNode* head, int k) {
        if (!head || k == 1) return head; // 边界情况快速返回
        
        vector<ListNode*> list;
        ListNode* ptr = head;
        while (ptr != nullptr) {
            list.push_back(ptr);
            ptr = ptr -> next;
        }
        
        int start = 0;
        // 注意 <=，确保哪怕剩余节点正好等于 k 也能翻转
        while (start + k <= list.size()) {
            reverse(list.begin() + start, list.begin() + start + k);
            start += k;
        }
        
        // 遍历到 size - 1，确保每一个节点都连接到下一个节点
        for (int i = 0; i < list.size() - 1; i++) {
            list[i]->next = list[i + 1];
        }
        
        // 最后一个节点的 next 置为 nullptr，防止原有的指针带来循环
        list.back()->next = nullptr; 
        
        return list[0];
    }
};

📊 复杂度分析

1、模拟

  • 时间复杂度：O(n)O(n)，其中 n 为链表的长度。head 指针会在 O(⌊kn​⌋) 个节点上停留，每次停留需要进行一次 O(k) 的翻转操作。
  • 空间复杂度：O(1)O(1)，我们只需要建立常数个变量。

2、数组模拟

  • 时间复杂度：O(n)O(n)，遍历存储一遍节点，翻转访问一遍节点，重连访问一遍节点。
  • 空间复杂度：O(n)O(n)。

🎯 总结

  • 核心思想：学会本题与“反转链表”的关系。