Swift 实现链表重新排列：L0 → Ln → L1 → Ln-1
原创Swift 实现链表重新排列：L0 → Ln → L1 → Ln-1
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前言
本题由于没有合适答案为以往遗留问题，最近有时间将以往遗留问题一一完善。
143. 重排链表
不积跬步，无以至千里；不积小流，无以成江海，Swift社区 伴你前行。如果大家有建议和意见欢迎在文末留言，我们会尽力满足大家的需求。
难度水平：中等
摘要
链表的重新排列是链表操作的进阶问题。本篇文章将讲解如何在 Swift 中实现 链表的重新排列，从而使其节点顺序变为 L0 → Ln → L1 → Ln-1 → L2 → Ln-2 → …，并提供完整代码、测试案例及时间空间复杂度分析。
描述
给定一个单链表 L **的头节点 head ，单链表 L 表示为：
L0 → L1 → … → Ln - 1 → Ln请将其重新排列后变为：
L0 → Ln → L1 → Ln - 1 → L2 → Ln - 2 → …不能只是单纯的改变节点内部的值，而是需要实际的进行节点交换。
示例 1：
输入： head = [1,2,3,4]
输出： [1,4,2,3]示例 2：
输入： head = [1,2,3,4,5]
输出： [1,5,2,4,3]提示：
- 链表的长度范围为
[1, 5 * 104] 1 <= node.val <= 1000
题解答案
重新排列链表可以分为以下 3 个步骤：
- 找到链表的中点：
- 使用快慢指针法找到链表的中间节点。
- 反转后半部分链表：
- 从中间节点开始，反转链表的后半部分。
- 合并两部分链表：
- 交替合并前半部分和反转后的后半部分。
以下是 Swift 的完整代码实现：
题解代码
// 定义链表节点
class ListNode {
var val: Int
var next: ListNode?
init(_ val: Int) {
self.val = val
self.next = nil
}
}
func reorderList(_ head: ListNode?) {
guard let head = head else { return }
// Step 1: 找到链表中点
var slow: ListNode? = head
var fast: ListNode? = head
while fast?.next != nil && fast?.next?.next != nil {
slow = slow?.next
fast = fast?.next?.next
}
// Step 2: 反转链表后半部分
var prev: ListNode? = nil
var current = slow?.next
slow?.next = nil // 切断前后链表
while current != nil {
let nextTemp = current?.next
current?.next = prev
prev = current
current = nextTemp
}
// Step 3: 合并两部分链表
var first: ListNode? = head
var second: ListNode? = prev
while second != nil {
let temp1 = first?.next
let temp2 = second?.next
first?.next = second
second?.next = temp1
first = temp1
second = temp2
}
}题解代码分析
Step 1: 找链表中点
- 使用快慢指针法：
- 慢指针
slow每次前进一步。 - 快指针
fast每次前进两步。 - 当
fast或fast.next为nil时，slow停在中点。
- 慢指针
Step 2: 反转后半部分链表
- 从中间节点开始，逐步反转链表后半部分的指针。
prev指向已反转部分的头部，current指向正在处理的节点。
Step 3: 合并两部分链表
- 使用两个指针
first和second分别遍历前半部分和反转后的后半部分。 - 按照交替顺序重新连接节点。
示例测试及结果
以下是测试代码：
// 创建链表节点
func createLinkedList(_ values: [Int]) -> ListNode? {
guard !values.isEmpty else { return nil }
let head = ListNode(values[0])
var current = head
for val in values.dropFirst() {
current.next = ListNode(val)
current = current.next!
}
return head
}
// 打印链表
func printLinkedList(_ head: ListNode?) {
var current = head
while current != nil {
print(current!.val, terminator: " ")
current = current?.next
}
print()
}
// 示例 1
let head1 = createLinkedList([1, 2, 3, 4])
reorderList(head1)
printLinkedList(head1) // 输出: 1 4 2 3
// 示例 2
let head2 = createLinkedList([1, 2, 3, 4, 5])
reorderList(head2)
printLinkedList(head2) // 输出: 1 5 2 4 3测试结果:
1 4 2 3
1 5 2 4 3时间复杂度
- 寻找中点： 快慢指针遍历链表一次，复杂度为
O(n)。 - 反转后半部分链表： 遍历后半部分链表一次，复杂度为
O(n/2)。 - 合并链表： 遍历整个链表一次，复杂度为
O(n)。
总时间复杂度： O(n)。
空间复杂度
- 使用常量级指针变量 (
slow,fast,prev,current等)，额外空间复杂度为O(1)。
总结
本题通过三步解决链表重新排列问题，重点在于快慢指针、链表反转及合并操作的结合使用。
关键点总结：
- 快慢指针找到链表中点是链表问题的通用技巧。
- 反转链表是基础操作，但需要切断前后部分以防止循环。
- 合并链表时注意节点指向的正确性。
本篇文章提供的解决方案既高效又优雅，适合链表相关问题的学习与实战。如果你有其他更优的方法，欢迎交流！
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