【算法-链表2】反转链表和两两交换链表节点

今天，带来链表相关算法的讲解。文中不足错漏之处望请斧正！

理论基础点这里

反转链表

1. 思路

链表操作的本质是修改连接关系，本题我们需要反转链表，也就是每次都让当前节点的next指向自己的上一个。而题目给的是单链表，所以我们需要始终记录前一个节点的地址，来满足当前节点被反转的条件；其次，我们当前节点迭代时要按原本顺序迭代。

2. 参考代码

class Solution6 {
public:
    ListNode *reverseList(ListNode *head) {
        // 每次都让当前节点的next指向前一个节点, 迭代时仍然向后迭代
        ListNode *prev = nullptr;
        ListNode *cur = head;
        ListNode *next = nullptr;
        while (cur != nullptr) {
            next = cur->next; // 保存, 等会要覆盖
            cur->next = prev; // 改变链接关系:让当前节点的next指向前一个节点
            prev = cur;
            cur = next; // 迭代时仍然向后迭代
        }
        return prev; // 当cur走到空, prev正好是最后一个节点, 即新的反转链表的头节点
    }
};

两两交换链表节点

1. 思路

像这种需要改变链接关系的场景，我们都可以给上一个虚拟头节点，来保证改变链接关系的逻辑相同。

具体如何交换呢？

在这里插入图片描述

1. 要能找得到

《移除链表元素》中，我们已经谈过，要操作节点1和节点2，我们必须要能找得到节点1和节点2。

2. 统一操作逻辑

对单链表来说，当我们要从头开始操作的时候，逻辑和正常的交换不一样，所以我们选择加入虚拟头结点，来统一交换逻辑。操作逻辑是什么呢？如图。

在这里插入图片描述

3. 何时结束交换？

我们给一个cur，一开始指向dummyHead，它来操作后两个节点。

前提是后面还有两个节点可以操作，所以当cur->next != nullptr && cur->next->next != nullptr的时候我们可以进行操作，反之结束。

这里是有细节的：

cur不可能为空，因为我们给他初始化为dummyHead
cur→next的判断必须放在前面，因为表达式是从左到右判断，如果cur→next→next的判断放在前面，当cur→next==nullptr，对cur→next→next的判断就对空指针解引用了

4. 改变链接需谨慎

修改节点间的链接关系，很容易丢失节点或陷入死循环。

在这里插入图片描述

如上图，要交换1和2，操作应该是：

cur指向2
2指向1
1指向3

对应代码就是

cur->next = cur->next->next
…

这里其实已经出问题了！cur->next被修改，代表1是丢失了。后续我们还需要让1指向3，找不到1了就没法玩。

同理，直接让2指向1以后，3也丢失了，1和3都找不到了。怎么办？

我们可以提前保存，直接把1、2、3保存为node1、node2、node3。

也可以不保存节点2，因为cur指向2后，2是可以找到的，但我们这样写可读性高点。

最后，cur应该怎么迭代呢？

在这里插入图片描述

应该移动两位。

2. 参考代码

class Solution {
public:
    ListNode* swapPairs(ListNode* head) {
        ListNode *dummy = new ListNode(-1, head);
        ListNode *cur = dummy;

        while (cur->next && cur->next->next) { // 后面还有两个节点才能交换
            ListNode *node1 = cur->next;
            ListNode *node2 = cur->next->next;
            ListNode *node3 = cur->next->next->next;

            cur->next = node2; // cur->node2
            node2->next = node1; // node2->node1
            node1->next = node3; // node1->node3

            cur = cur->next->next; // 移动2位
        }

        head = dummy->next;
        delete dummy;
        dummy = nullptr;
        return head;        
    }
};