题解 | #链表内指定区间反转#
链表内指定区间反转
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题目的主要信息：
- 将一个节点数为 size 链表 m 位置到 n 位置之间的区间反转
- 链表其他部分不变，返回头节点
举一反三：
学习完本题的思路你可以解决如下题目：
方法一：头插法迭代（推荐使用）
思路：
在学会了BM1.反转链表之后，要解决这个问题就很简单了，前一题是整个链表反转，这一题是部分反转，这上一题就是这道题的前置问题啊。那我们肯定是要先找到了第m个位置才能开始反转链表，而反转的部分就是从第m个位置到第n个位置，反转这部分的时候就参照BM1.反转链表：
while(cur != null){
//断开链表，要记录后续一个
ListNode temp = cur.next;
//当前的next指向前一个
cur.next = pre;
//前一个更新为当前
pre = cur;
//当前更新为刚刚记录的后一个
cur = temp;
}
具体做法：
- step 1：我们可以在链表前加一个表头，后续返回时去掉就好了，因为如果要从链表头的位置开始反转，在多了一个表头的情况下就能保证第一个节点永远不会反转，不会到后面去。
- step 2：使用两个指针，一个指向当前节点，一个指向前序节点。
- step 3：依次遍历链表，到第m个的位置。
- step 4：对于从m到n这些个位置的节点，依次断掉指向后续的指针，反转指针方向。
- step 5：返回时去掉我们添加的表头。
图示：
Java实现代码：
import java.util.*;
public class Solution {
public ListNode reverseBetween (ListNode head, int m, int n) {
//加个表头
ListNode res = new ListNode(-1);
res.next = head;
//前序节点
ListNode pre = res;
//当前节点
ListNode cur = head;
//找到m
for(int i = 1; i < m; i++){
pre = cur;
cur = cur.next;
}
//从m反转到n
for(int i = m; i < n; i++){
ListNode temp = cur.next;
cur.next = temp.next;
temp.next = pre.next;
pre.next = temp;
}
//返回去掉表头
return res.next;
}
}
C++实现代码：
class Solution {
public:
ListNode* reverseBetween(ListNode* head, int m, int n) {
//加个表头
ListNode* res = new ListNode(-1);
res->next = head;
//前序节点
ListNode* pre = res;
//当前节点
ListNode* cur = head;
//找到m
for(int i = 1; i < m; i++){
pre = cur;
cur = cur->next;
}
//从m反转到n
for(int i = m; i < n; i++){
ListNode* temp = cur->next;
cur->next = temp->next;
temp->next = pre->next;
pre->next = temp;
}
//返回去掉表头
return res->next;
}
};
Python代码实现：
class Solution:
def reverseBetween(self , head: ListNode, m: int, n: int) -> ListNode:
#加个表头
res = ListNode(-1)
res.next = head
#前序节点
pre = res
#当前节点
cur = head
#找到m
for i in range(1,m):
pre = cur
cur = cur.next
#从m反转到n
for i in range(m, n):
temp = cur.next
cur.next = temp.next
temp.next = pre.next
pre.next = temp
#返回去掉表头
return res.next
复杂度分析：
- 时间复杂度：，最坏情况下需要遍历全部链表节点，比如为链表最后一个位置，或者为链表最后一个位置时
- 空间复杂度：，常数级指针变量，无额外辅助空间使用
方法二：递归（扩展思路）
思路：
我们来看看另一种分析：如果m == 1，就相当于反转链表的前元素；如果 m != 1，我们把 head 的索引视为 1，那么我们是想从第 个元素开始反转，如果把 head.next 的索引视为1，那相对于 head.next的反转的区间应该是从第 个元素开始的，以此类推，反转区间的起点往后就是一个子问题，我们可以使用递归处理：
- 终止条件： 当
m == 1，就可以直接反转前n个元素。 - 返回值： 将已经反转后的子问题头节点返回给上一级。
- 本级任务： 递归地缩短区间，拼接本级节点与子问题已经反转的部分。
//从头开始往后去掉前面不反转的部分
ListNode node = reverseBetween(head.next, m - 1, n - 1)
而每次反转，如果n == 1，相当于只颠倒第一个节点，如果不是，则进入后续节点（子问题），因此反转过程也可以使用递归：
- 终止条件： 当
n == 1时，只反转当前头节点即可。 - 返回值： 将子问题反转后的节点头返回。
- 本级任务： 缩短进入子问题反转，等子问题回到本级再反转当前节点与后续节点的连接。
//颠倒后续的节点，直到n=1为最后一个
ListNode node = reverse(head.next, n - 1)
具体做法：
- step 1：准备全局变量temp，最初等于null，找到递归到第个节点时，指向其后一个位置，要将反转部分的起点（即反转后的尾）连接到这个指针。
- step 2：按照第一个递归的思路缩短子问题找到反转区间的起点，将反转后的部分拼接到前面正常的后面。
- step 3：按照第二个递归的思路缩短终点的子问题，从第个位置开始反转，反转过程中每个子问题作为反转后的尾，都要指向temp。
Java实现代码：
import java.util.*;
public class Solution {
ListNode temp = null;
public ListNode reverse(ListNode head, int n){
//只颠倒第一个节点，后续不管
if(n == 1){
temp = head.next;
return head;
}
//进入子问题
ListNode node = reverse(head.next, n - 1);
//反转
head.next.next = head;
//每个子问题反转后的尾拼接第n个位置后的节点
head.next = temp;
return node;
}
public ListNode reverseBetween (ListNode head, int m, int n) {
//从第一个节点开始
if(m == 1)
return reverse(head, n);
//缩减子问题
ListNode node = reverseBetween(head.next, m - 1, n - 1);
//拼接已翻转
head.next = node;
return head;
}
}
C++实现代码：
class Solution {
public:
ListNode* temp = NULL;
ListNode* reverse(ListNode* head, int n){
//只颠倒第一个节点，后续不管
if(n == 1){
temp = head->next;
return head;
}
//进入子问题
ListNode* node = reverse(head->next, n - 1);
//反转
head->next->next = head;
//每个子问题反转后的尾拼接第n个位置后的节点
head->next = temp;
return node;
}
ListNode* reverseBetween(ListNode* head, int m, int n) {
//从第一个节点开始
if(m == 1)
return reverse(head, n);
//缩减子问题
ListNode* node = reverseBetween(head->next, m - 1, n - 1);
//拼接已翻转
head->next = node;
return head;
}
};
Python实现代码：
class Solution:
def __init__(self):
self.temp = None
def reverse(self, head: ListNode, n: int) -> ListNode:
#只颠倒第一个节点，后续不管
if n == 1:
self.temp = head.next
return head
#进入子问题
node = self.reverse(head.next, n - 1)
#反转
head.next.next = head
#每个子问题反转后的尾拼接第n个位置后的节点
head.next = self.temp
return node
def reverseBetween(self , head: ListNode, m: int, n: int) -> ListNode:
#从第一个节点开始
if m == 1:
return self.reverse(head, n)
#缩减子问题
node = self.reverseBetween(head.next, m - 1, n - 1)
#拼接已翻转
head.next = node
return head
复杂度分析：
- 时间复杂度：，最坏情况下递归遍历全部链表节点，比如为链表最后一个位置，或者为链表最后一个位置时
- 空间复杂度：，遍历全部节点时递归栈深度最坏为
