递归类

LeeCode 24.两两交换链表中的节点

题目描述

题目链接：https://leetcode.cn/problems/swap-nodes-in-pairs/description/
给你一个链表，两两交换其中相邻的节点，并返回交换后链表的头节点。你必须在不修改节点内部的值的情况下完成本题（即，只能进行节点交换）:

示例1：

输入：head = [1,2,3,4]
输出：[2,1,4,3]

解题思路

迭代解法

1. 创建哨兵节点dummy，表示节点0
2. 将node0指向node2
3. 将node2.指向node1
4. 将node1指向node3
5. 更新node0为node1，更新node1为node3
6. 如果node1和node1.next都不为空，就回到第2步，进行下一轮交换
7. 返回dummy.next，作为新链表的头节点

复杂度分析

• 时间复杂度：O(n)
• 空间复杂度：O(1)

示例代码

class Solution:
    def swapPairs(self, head: Optional[ListNode]) -> Optional[ListNode]:
        node0 = dummy = ListNode(next=head)  # 用哨兵节点简化代码逻辑
        node1 = head
        while node1 and node1.next:  # 至少有两个节点
            node2 = node1.next
            node3 = node2.next

            node0.next = node2  # 0 -> 2
            node2.next = node1  # 2 -> 1
            node1.next = node3  # 1 -> 3

            node0 = node1  # 下一轮交换，0 是 1
            node1 = node3  # 下一轮交换，1 是 3
        return dummy.next  # 返回新链表的头节点

递归解法

将方法一改造为递归解法，则：

• 递归边界（终止条件）：链表中没有节点或链表只有一个节点，此时无法再进行交换
• 用head表示原始链表头节点，新链表第二个节点，用newhead表示新链表头节点，原始链表第二个节点
• 将其余节点两两交换，即：head.next=swapPairs(newhead.next)
• 交换后的头节点为head的下一个节点
• 返回新链表的头节点newhead

复杂度分析

• 时间复杂度：O(n)，其中n是链表的节点数量。需要对每个节点进行更新指针的操作
• 空间复杂度：O(n)，其中n是链表的节点数量。空间复杂度主要取决于递归调用的栈空间

示例代码

class Solution:
    def swapPairs(self, head: ListNode) -> ListNode:
        if not head or not head.next:
            return head
        newHead = head.next
        head.next = self.swapPairs(newHead.next)
        newHead.next = head
        return newHead