LeetCode 热题 100 24. 两两交换链表中的节点-EW帮帮网

LeetCode 热题 100 | 24. 两两交换链表中的节点

大家好，今天我们来解决一道经典的链表问题——两两交换链表中的节点。这道题在 LeetCode 上被标记为中等难度，要求两两交换链表中的相邻节点，并返回交换后链表的头节点。

问题描述

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]

示例 2：

输入：head = []
输出：[]

示例 3：

输入：head = [1]
输出：[1]

提示：

链表中节点的数目在范围 [0, 100] 内
0 <= Node.val <= 100

解题思路

核心思想

虚拟头结点：
- 使用一个虚拟头结点 dummy，其 next 指向链表的头结点。这可以简化对头结点的处理。
两两交换：
- 使用一个指针 prev，初始时指向虚拟头结点。
- 每次交换 prev.next 和 prev.next.next 指向的两个节点。
- 更新指针，继续处理下一对节点。
特殊情况：
- 如果链表为空或只有一个节点，直接返回原链表。

Python代码实现

class Solution:
    def swapPairs(self, head: ListNode) -> ListNode:
        # 创建一个虚拟头结点
        dummy = ListNode(0)
        dummy.next = head
        prev = dummy
        
        while prev.next and prev.next.next:
            # 定义需要交换的两个节点
            first = prev.next
            second = prev.next.next
            
            # 交换节点
            prev.next = second
            first.next = second.next
            second.next = first
            
            # 移动 prev 指针
            prev = first
        
        return dummy.next

代码解析

虚拟头结点：
- 创建一个虚拟头结点 dummy，并将其 next 指向链表的头结点。这可以简化对头结点的处理。
初始化指针：
- 初始化指针 prev，指向虚拟头结点。
两两交换：
- 使用 while 循环，条件是 prev.next 和 prev.next.next 都不为 None。
- 定义需要交换的两个节点 first 和 second。
- 交换节点：
  - prev.next 指向 second。
  - first.next 指向 second.next。
  - second.next 指向 first。
- 更新 prev 指针，继续处理下一对节点。
返回结果：
- 返回 dummy.next，即交换后的链表头结点。

复杂度分析

时间复杂度：O(n)，其中 n 是链表的长度。每个节点只被访问一次。
空间复杂度：O(1)，只使用了常数级别的额外空间。

示例运行

示例 1

输入：head = [1,2,3,4]
输出：[2,1,4,3]

示例 2

输入：head = []
输出：[]

示例 3

输入：head = [1]
输出：[1]

总结

通过使用虚拟头结点和两两交换的方法，我们可以高效地完成链表中相邻节点的交换。这种方法在 O(n) 时间复杂度内完成，并且只使用了 O(1) 的额外空间。希望这篇题解对大家有所帮助，如果有任何问题，欢迎在评论区留言讨论！

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