24. Swap Nodes in Pairs + 25. Reverse Nodes in k-Group

▶ 问题：单链表中的元素进行交换或轮换。

▶ 24. 每两个元素进行翻转。如 [1 → 2 → 3 → 4 → 5] 变换为 [2 → 1 → 4 → 3 → 5]

● 初版代码，4 ms

class Solution
{
public:
    ListNode* swapPairs(ListNode* head)
    {
        int length;
        ListNode newHead(-999), *x, *y;
        newHead.next = head;                                            // 添加头结点，方便操作原链表的首元
        for (x = head, length = 0; x != nullptr; x = x->next, length++);// 计算链表元素个数
        if (length <= 1)                                                // 无需交换的情形
            return head;
        for (x = &newHead, y = x->next; y != nullptr && y->next != nullptr; x = x->next->next, y = y->next)
        {                                                               // y 指向需要交换的两个节点的靠前一个，x 指向 y 的再前一个节点
            x->next = x->next->next;                                    
            y->next = x->next->next;                                    
            x->next->next = y;                                          
        }
        return newHead.next;
    }
};

● 改良版代码，3 ms 。减少了结点计数，改变了操作顺序，后面 k 元轮换的算法与此类似。

class Solution
{
public:
    ListNode* swapPairs(ListNode* head)
    {
        if (head == nullptr || head->next == nullptr)// 0 或 1 个元素
            return head;
        ListNode newHead(-999);
        newHead.next = head;
        for (ListNode *x = &newHead, *y = x->next->next;;)// y指向需要交换的两个元素的后者
        {
            x->next->next = x->next->next->next;
            y->next = x->next;
            x->next = y;
            x = y->next;                                  // 一定存在，不用检查 nullptr
            if (x->next == nullptr || (y = x->next->next) == nullptr)
                break;
        }
        return newHead.next;
    }
};

▶ 25. 每 k 个元素进行翻转。如 k = 4 时，[1 → 2 → 3 → 4 → 5 → 6 → 7 → 8 → 9] 变换为 [4 → 3 → 2 → 1 → 8→ 7 → 6 → 5 → 9]

● 自己的代码，26 ms

class Solution
{
public:
    ListNode* reverseKGroup(ListNode* head, int k)
    {
        int length, front;
        ListNode newHead(-999), *x, *y, *z, *w;
        for (x = head, length = 0; x != nullptr; x = x->next, length++);// 求链表长，是否还剩 k 元可以进行轮换由 length 决定
        if (length < 2 || k < 2 || length < k)                          // 不需要调整的情形
            return head;
        for (front = 0, newHead.next = head, x = &newHead; (length - front) / k;)// front 代表当前处理的元素的最大序号（w 指向的元素的编号）
        {
            y = x, z = y->next, w = z->next;
            for (front++; front % k; front++)// 每次循环先跳转 y、z、w 建立一个链接
            {
                y = z, z = w, w = w->next;
                z->next = y;
            }
            x->next->next = w;               // 之后建立与 x 有关的链接
            y = x->next;
            x->next = z;
            x = y;
        }
        return newHead.next;
    }
};

● 大佬的代码，25 ms

class Solution
{
public:
    ListNode* reverseKGroup(ListNode* head, int k)
    {
        ListNode *node = head, *rev;
        for (int i = 0; i < k; node = node->next, i++)
        {
            if (node == NULL)
                return head;
        }
        rev = reverse(head, node);
        head->next = reverseKGroup(node, k);
        return rev;
    }
    ListNode * reverse(ListNode *start, ListNode *end)
    {
        ListNode *prev = end, *next;
        while (start != end)
        {
            next = start->next;
            start->next = prev;
            prev = start;
            start = next;
        }
        return prev;
    }
};