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知识拓展练习（经典面试题） / 62. K 个一组翻转链表

一、题目

给你链表的头节点 head ，每 k 个节点一组进行翻转，请你返回修改后的链表。

k 是一个正整数，它的值小于或等于链表的长度。如果节点总数不是 k 的整数倍，那么请将最后剩余的节点保持原有顺序。

你不能只是单纯的改变节点内部的值，而是需要实际进行节点交换。

二、示例

示例 1：

输入：head = [1,2,3,4,5], k = 2
输出：[2,1,4,3,5]

示例 2：

输入：head = [1,2,3,4,5], k = 3
输出：[3,2,1,4,5]

三、提示

链表中的节点数目为 n
1 <= k <= n <= 5000
0 <= Node.val <= 1000

四、进阶

你可以设计一个只用 O(1) 额外内存空间的算法解决此问题吗？

五、参考题解

1、方法一：模拟

（1）思路与算法

本题的目标非常清晰易懂，不涉及复杂的算法，但是实现过程中需要考虑的细节比较多，容易写出冗长的代码。主要考查面试者设计的能力。

我们需要把链表节点按照 k 个一组分组，所以可以使用一个指针 head 依次指向每组的头节点。这个指针每次向前移动 k 步，直至链表结尾。对于每个分组，我们先判断它的长度是否大于等于 k。若是，我们就翻转这部分链表，否则不需要翻转。

接下来的问题就是如何翻转一个分组内的子链表。翻转一个链表并不难，过程可以参考「206. 反转链表」。但是对于一个子链表，除了翻转其本身之外，还需要将子链表的头部与上一个子链表连接，以及子链表的尾部与下一个子链表连接。如下图所示：

因此，在翻转子链表的时候，我们不仅需要子链表头节点 head，还需要有 head 的上一个节点 pre，以便翻转完后把子链表再接回 pre。

但是对于第一个子链表，它的头节点 head 前面是没有节点 pre 的。太麻烦了！难道只能特判了吗？答案是否定的。没有条件，我们就创造条件；没有节点，我们就创建一个节点。我们新建一个节点，把它接到链表的头部，让它作为 pre 的初始值，这样 head 前面就有了一个节点，我们就可以避开链表头部的边界条件。这么做还有一个好处，下面我们会看到。

反复移动指针 head 与 pre，对 head 所指向的子链表进行翻转，直到结尾，我们就得到了答案。下面我们该返回函数值了。

有的同学可能发现这又是一件麻烦事：链表翻转之后，链表的头节点发生了变化，那么应该返回哪个节点呢？照理来说，前 k 个节点翻转之后，链表的头节点应该是第 k 个节点。那么要在遍历过程中记录第 k 个节点吗？但是如果链表里面没有 k 个节点，答案又还是原来的头节点。我们又多了一大堆循环和判断要写，太崩溃了！

等等！还记得我们创建了节点 pre 吗？这个节点一开始被连接到了头节点的前面，而无论之后链表有没有翻转，它的 next 指针都会指向正确的头节点。那么我们只要返回它的下一个节点就好了。至此，问题解决。

//Java
class Solution {
  public ListNode reverseKGroup(ListNode head, int k) {
    ListNode hair = new ListNode(0);
    hair.next = head;
    ListNode pre = hair;
    while (head != null) {
      ListNode tail = pre;
      // 查看剩余部分长度是否大于等于 k
      for (int i = 0; i < k; ++i) {
        tail = tail.next;
        if (tail == null) {
          return hair.next;
        }
      }
      ListNode nex = tail.next;
      ListNode[] reverse = myReverse(head, tail);
      head = reverse[0];
      tail = reverse[1];
      // 把子链表重新接回原链表
      pre.next = head;
      tail.next = nex;
      pre = tail;
      head = tail.next;
    }
    return hair.next;
  }
  public ListNode[] myReverse(ListNode head, ListNode tail) {
    ListNode prev = tail.next;
    ListNode p = head;
    while (prev != tail) {
      ListNode nex = p.next;
      p.next = prev;
      prev = p;
      p = nex;
    }
    return new ListNode[]{tail, head};
  }
}