【链表】Leetcode 92. 反转链表 II【中等】

反转链表 II

给你单链表的头指针 head 和两个整数 left 和 right ，其中 left <= right 请你反转从位置 left 到位置 right 的链表节点，返回反转后的链表。

示例 1：
在这里插入图片描述
输入：head = [1,2,3,4,5], left = 2, right = 4
输出：[1,4,3,2,5]

解题思路1

1、遍历链表:

找到 left 前面的节点（preLeft），以及 left 节点本身（leftNode）。
找到 right 节点（rightNode），以及 right 后面的节点（postRight）。
2、反转部分链表:
将 leftNode 到 rightNode 之间的节点进行反转。
3、重新连接:
将 preLeft 的 next 指向 rightNode。
将 leftNode 的 next 指向 postRight。

java实现1

public class ReverseBetween {

    public static class ListNode {
        int val;
        ListNode next;

        ListNode(int x) {
            val = x;
        }
    }

    public ListNode reverseBetween(ListNode head, int left, int right) {
        // 创建虚拟头节点，简化边界处理
        ListNode dummyNode = new ListNode(-1);
        dummyNode.next = head;

        ListNode preLeft = dummyNode;
        // 第 1 步：找到 left 节点的前一个节点 pre
        for (int i = 0; i < left - 1; i++) {
            preLeft = preLeft.next;
        }

        // 第 2 步：找到 right 节点
        ListNode rightNode = preLeft;
        for (int i = 0; i < right - left + 1; i++) {
            rightNode = rightNode.next;
        }

        // 第 3 步：切断出一个子链表（截取链表）
        ListNode leftNode = preLeft.next;
        ListNode postRight = rightNode.next;

        // 切断链接
        preLeft.next = null;
        rightNode.next = null;

        // 第 4 步：反转链表的子区间
        reverseLinkedList(leftNode);

        // 第 5 步：接回到原来的链表中
        preLeft.next = rightNode;
        leftNode.next = postRight;

        return dummyNode.next;
    }

    private void reverseLinkedList(ListNode head) {
        ListNode pre = null;
        ListNode cur = head;

        while (cur != null) {
            ListNode next = cur.next;
            cur.next = pre;
            pre = cur;
            cur = next;
        }
    }


    public static void main(String[] args) {
        ReverseBetween reverseBetween = new ReverseBetween();

        // 创建示例链表 1->2->3->4->5
        ListNode head = new ListNode(1);
        head.next = new ListNode(2);
        head.next.next = new ListNode(3);
        head.next.next.next = new ListNode(4);
        head.next.next.next.next = new ListNode(5);

        // 测试反转第2到第4个节点
        ListNode newHead = reverseBetween.reverseBetween(head, 2, 4);
        printList(newHead); // 输出: 1->4->3->2->5
    }

    // 辅助方法：打印链表
    public static void printList(ListNode head) {
        ListNode current = head;
        while (current != null) {
            System.out.print(current.val);
            if (current.next != null) {
                System.out.print("->");
            }
            current = current.next;
        }
        System.out.println();
    }
}

时间空间复杂度1

时间复杂度：O(N)，其中 N是链表总节点数。最坏情况下，需要遍历整个链表。
空间复杂度：O(1)。只使用到常数个变量。

解题思路2

解题思路1缺点是：如果 left 和 right 的区域很大，恰好是链表的头节点和尾节点时，找到 left 和 right 需要遍历一次，反转它们之间的链表还需要遍历一次，虽然总的时间复杂度为 O(N)，但遍历了链表 2 次。

1、初始化和定位：

使用指针 pre 遍历到 left 前一个节点，定位到反转区间的前一个节点。
局部反转：

2、使用三个指针 pre、cur 和 next 进行反转操作：

pre 指向反转区间的前一个节点。
cur 指向当前需要反转的节点。
next 指向当前节点的下一个节点，用于在反转过程中进行位置交换。
3、反转区间：
通过逐个移动 cur 和 next 节点的位置，在反转区间内执行交换操作，完成局部反转。

图解：
在这里插入图片描述

在这里插入图片描述
核心代码分析：

curr：指向待反转区域的第一个节点 left；
next：永远指向 curr 的下一个节点，循环过程中，curr 变化以后 next 会变化；
pre：永远指向待反转区域的第一个节点 left 的前一个节点，在循环过程中不变。

   			// 先将 curr 的下一个节点记录为 next；
            next = cur.next;
            //执行操作1：把 curr 的下一个节点指向 next 的下一个节点
            cur.next = next.next;
            //执行操作2：把 next 的下一个节点指向 pre 的下一个节点
            next.next = pre.next;
            //执行操作3：把 pre 的下一个节点指向 next
            pre.next = next;

在这里插入图片描述

后续同理

java实现2

public class ReverseBetween {

    public static class ListNode {
        int val;
        ListNode next;

        ListNode(int x) {
            val = x;
        }
    }

    public ListNode reverseBetween(ListNode head, int left, int right) {
        // 设置 dummyNode 是这一类问题的一般做法
        ListNode dummyNode = new ListNode(-1);
        dummyNode.next = head;
        ListNode pre = dummyNode;
        //找到pre结点
        for (int i = 0; i < left - 1; i++) {
            pre = pre.next;
        }
        //当前current节点
        ListNode cur = pre.next;
        ListNode next;
        
        for (int i = 0; i < right - left; i++) {
            // cur的下一个节点赋值给next
            next = cur.next;
            //cur指向next指向的节点
            cur.next = next.next;
            //next指向pre指向的节点
            next.next = pre.next;
            //pre指向next
            pre.next = next;
        }
        return dummyNode.next;
    }


    public static void main(String[] args) {
        ReverseBetween reverseBetween = new ReverseBetween();

        // 创建示例链表 1->2->3->4->5
        ListNode head = new ListNode(1);
        head.next = new ListNode(2);
        head.next.next = new ListNode(3);
        head.next.next.next = new ListNode(4);
        head.next.next.next.next = new ListNode(5);

        // 测试反转第2到第4个节点
        ListNode newHead = reverseBetween.reverseBetween(head, 2, 4);
        printList(newHead); // 输出: 1->4->3->2->5
    }

    // 辅助方法：打印链表
    public static void printList(ListNode head) {
        ListNode current = head;
        while (current != null) {
            System.out.print(current.val);
            if (current.next != null) {
                System.out.print("->");
            }
            current = current.next;
        }
        System.out.println();
    }
}