剑指 Offer II 026. 重排链表

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

输入: head = [1,2,3,4]
输出: [1,4,2,3]

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

解题思路

线性表

用线性表存储该链表，然后利用线性表可以下标访问的特点，直接按顺序访问指定元素，重建该链表即可。

代码

class Solution {
    public void reorderList(ListNode head) {
        if (head == null) {
            return;
        }
        List<ListNode> list = new ArrayList<ListNode>();
        ListNode node = head;
        while (node != null) {
            list.add(node);
            node = node.next;
        }
        int i = 0, j = list.size() - 1;
        while (i < j) {
            list.get(i).next = list.get(j);
            i++;
            if (i == j) {
                break;
            }
            list.get(j).next = list.get(i);
            j--;
        }
        list.get(i).next = null;
    }
}

复杂度分析

• 时间复杂度：O(N), 其中 N 是链表中的节点数。
• 空间复杂度：O(N), 其中 N 是链表中的节点数。主要为线性表的开销。

寻找链表中点 + 链表逆序 + 合并链表

1. 找到原链表的中点
   • 我们可以使用快慢指针来 O(N) 地找到链表的中间节点。
2. 将原链表的右半端反转
   • 我们可以使用迭代法实现链表的反转。
3. 将原链表的两端合并。
   • 因为两链表长度相差不超过 1，因此直接合并即可。

代码

/**
 * Definition for singly-linked list.
 * public class ListNode {
 *     int val;
 *     ListNode next;
 *     ListNode() {}
 *     ListNode(int val) { this.val = val; }
 *     ListNode(int val, ListNode next) { this.val = val; this.next = next; }
 * }
 */
class Solution {
    public void reorderList(ListNode head) {
        if (head == null) return;
        ListNode mid = findMidNode(head);
        ListNode l1 = head;
        ListNode l2 = mid.next;
        mid.next = null;
        l2 = revertList(l2);
        merge(l1, l2);
    }
    public ListNode findMidNode(ListNode head) {
        if (head == null) return null;
        ListNode slow = head;
        ListNode fast = head;
        while (fast.next != null && fast.next.next != null) {
            slow = slow.next;
            fast = fast.next.next;
        }
        return slow;
    }
    public ListNode revertList(ListNode head) {
        if (head == null) return null;
        ListNode pre = null;
        ListNode curr = head;
        while (curr != null) {
            ListNode next = curr.next;
            curr.next = pre;
            pre = curr;
            curr = next;
        }
        return pre;
    }
    public void merge(ListNode l1, ListNode l2) {
        ListNode l1_tmp;
        ListNode l2_tmp;
        while (l1 != null && l2 != null) {
            l1_tmp = l1.next;
            l2_tmp = l2.next;
            l1.next = l2;
            l1 = l1_tmp;
            l2.next = l1;
            l2 = l2_tmp;
        }
    }
}

复杂度分析

• 时间复杂度：O(N)，其中 N 是链表中的节点数。
• 空间复杂度：O(1)。