LeetCode（15）： 每k個一組翻轉鏈表

hard！

題目描述：

給出一個鏈表，每 k 個節點為一組進行翻轉，並返回翻轉后的鏈表。

k 是一個正整數，它的值小於或等於鏈表的長度。如果節點總數不是 k 的整數倍，那么將最后剩余節點保持原有順序。

示例 :

給定這個鏈表：1->2->3->4->5

當 k = 2 時，應當返回: 2->1->4->3->5

當 k = 3 時，應當返回: 3->2->1->4->5

說明 :

• 你的算法只能使用常數的額外空間。
• 你不能只是單純的改變節點內部的值，而是需要實際的進行節點交換。

解題思路：

這道題讓我們以每k個為一組來翻轉鏈表，實際上是把原鏈表分成若干小段，然后分別對其進行翻轉，那么肯定總共需要兩個函數，一個是用來分段的，一個是用來翻轉的，我們就以題目中給的例子來看，對於給定鏈表1->2->3->4->5，一般在處理鏈表問題時，我們大多時候都會在開頭再加一個dummy node，因為翻轉鏈表時頭結點可能會變化，為了記錄當前最新的頭結點的位置而引入dummy node，那么我們加入dummy node后的鏈表變為-1->1->2->3->4->5，如果k為3的話，我們的目標是將1,2,3翻轉一下，那么我們需要一些指針，pre和next分別指向要翻轉的鏈表的前后的位置，然后翻轉后pre的位置更新到如下新的位置：

-1->1->2->3->4->5
 |           |
pre         next

-1->3->2->1->4->5
          |  |
         pre next

以此類推，只要next走過k個節點，就可以調用翻轉函數來進行局部翻轉了。

C++解法一：

/**
 * Definition for singly-linked list.
 * struct ListNode {
 *     int val;
 *     ListNode *next;
 *     ListNode(int x) : val(x), next(NULL) {}
 * };
 */
class Solution {
public:
    ListNode *reverseKGroup(ListNode *head, int k) {
        if (!head || k == 1) return head;
        ListNode *dummy = new ListNode(-1);
        ListNode *pre = dummy, *cur = head;
        dummy->next = head;
        int i = 0;
        while (cur) {
            ++i;
            if (i % k == 0) {
                pre = reverseOneGroup(pre, cur->next);
                cur = pre->next;
            } else {
                cur = cur->next;
            }
        }
        return dummy->next;
    }
    ListNode *reverseOneGroup(ListNode *pre, ListNode *next) {
        ListNode *last = pre->next;
        ListNode *cur = last->next;
        while(cur != next) {
            last->next = cur->next;
            cur->next = pre->next;
            pre->next = cur;
            cur = last->next;
        }
        return last;
    }
};

也可以在一個函數中完成，我們首先遍歷整個鏈表，統計出鏈表的長度，然后如果長度大於等於k，我們開始交換節點，當k=2時，每段我們只需要交換一次，當k=3時，每段需要交換兩次，所以i從1開始循環，注意交換一段后更新pre指針，然后num自減k，直到num<k時循環結束。

C++解法二：

class Solution {
public:
    ListNode* reverseKGroup(ListNode* head, int k) {
        ListNode *dummy = new ListNode(-1), *pre = dummy, *cur = pre;
        dummy->next = head;
        int num = 0;
        while (cur = cur->next) ++num;
        while (num >= k) {
            cur = pre->next;
            for (int i = 1; i < k; ++i) {
                ListNode *t = cur->next;
                cur->next = t->next;
                t->next = pre->next;
                pre->next = t;
            }
            pre = cur;
            num -= k;
        }
        return dummy->next;
    }
};

也可以使用遞歸來做，我們用head記錄每段的開始位置，cur記錄結束位置的下一個節點，然后我們調用reverse函數來將這段翻轉，然后得到一個new_head，原來的head就變成了末尾，這時候后面接上遞歸調用下一段得到的新節點，返回new_head即可。

C++解法三：

class Solution {
public:
    ListNode* reverseKGroup(ListNode* head, int k) {
        ListNode *cur = head;
        for (int i = 0; i < k; ++i) {
            if (!cur) return head;
            cur = cur->next;
        }
        ListNode *new_head = reverse(head, cur);
        head->next = reverseKGroup(cur, k);
        return new_head;
    }
    ListNode* reverse(ListNode* head, ListNode* tail) {
        ListNode *pre = tail;
        while (head != tail) {
            ListNode *t = head->next;
            head->next = pre;
            pre = head;
            head = t;
        }
        return pre;
    }
};