【LeetCode题解】61_旋转链表（Rotate-List）

目录

• 描述
• 解法：双指针
  • 思路
  • Java 实现
  • Python 实现
  • 复杂度分析

描述

给定一个链表，旋转链表，将链表每个节点向右移动 k 个位置，其中 k 是非负数。

示例 1:

输入: 1->2->3->4->5->NULL, k = 2
输出: 4->5->1->2->3->NULL
解释:
向右旋转 1 步: 5->1->2->3->4->NULL
向右旋转 2 步: 4->5->1->2->3->NULL

示例 2:

输入: 0->1->2->NULL, k = 4
输出: 2->0->1->NULL
解释:
向右旋转 1 步: 2->0->1->NULL
向右旋转 2 步: 1->2->0->NULL
向右旋转 3 步: 0->1->2->NULL
向右旋转 4 步: 2->0->1->NULL

解法：双指针

思路

求解这道题等价于找到链表倒数第 k 个节点，然后将之前的所有节点放到链表的尾部，形成一个新的链表，相当于 LeetCode 第 19 题的进阶版。

对于寻找单向链表的倒数第 \(k\) 个元素问题，可以采用双指针的方法进行求解。

• 令指针 p1 和指针 p2 均指向表头，然后让指针 p2 跳转 \(k - 1\) 次，此时指针 p2 处于链表的第 \(k\) 个节点

• 接着，让两个指针同时向链表尾部跳转，直到指针 p2 处于链表的尾部，此时，指针 p1 指向的节点正是链表的倒数第 \(k\) 个节点

在找到倒数第 \(k\) 个节点后，只需要将指针 p2 指向链表头 head、指针 p1 的前一个节点的 next 指针指向 null，最后指针 p1 就是新的链表的表头。

值得注意的是，在这道题中，我们需要找到的是链表的倒数第 \(k+1\) 个节点，从而才能对该节点的 next 指针进行操作（指向 null）。同样地，也需要注意一些边界情况，比如表头 head 为空，k 大于链表长度等。

Java 实现

/**
 * Definition for singly-linked list.
 * public class ListNode {
 *     int val;
 *     ListNode next;
 *     ListNode(int x) { val = x; }
 * }
 */
class Solution {
    public ListNode rotateRight(ListNode head, int k) {
        // 边界情况处理
        if (head == null) {
        	return head;
        }

        // 统计链表长度并对k进行取余操作
        int length = 1;
        ListNode tmp = head;
        while (tmp.next != null) {
        	tmp = tmp.next;
        	++length;
        }
        k = k % length;
        if (k == 0) {
        	return head;
        }

        // 寻找倒数第k+1个节点
        ListNode p1 = head, p2 = head;
        for (int i = 0; i < k; ++i) {
        	p2 = p2.next;
        }
        while (p2.next != null) {
        	p1 = p1.next;
        	p2 = p2.next;
        }

        // 旋转链表
        ListNode newHead = p1.next;
        p1.next = null;
        p2.next = head;

        return newHead;
    }
}
// Runtime: 6 ms
// Your runtime beats 100.00 % of java submissions.

Python 实现

# Definition for singly-linked list.
# class ListNode:
#     def __init__(self, x):
#         self.val = x
#         self.next = None

class Solution:
    def rotateRight(self, head, k):
        """
        :type head: ListNode
        :type k: int
        :rtype: ListNode
        """
        # 边界情况处理
        if not head:
            return head

        # 统计链表的长度并对k进行取余操作
        tmp, n = head, 1
        while tmp.next:
            tmp, n = tmp.next, n + 1
        k = k % n
        if k == 0:
            return head

        # 找到倒数第k+1个节点
        p1, p2 = head, head
        for i in range(k):
            p2 = p2.next
        while p2.next:
            p1 = p1.next
            p2 = p2.next

        # 旋转链表
        new_head = p1.next
        p1.next, p2.next = None, head
        return new_head

# Runtime: 44 ms
# Your runtime beats 99.11 % of python3 submissions.

复杂度分析

• 时间复杂度：\(O(n)\)，其中 \(n\) 表示链表的长度。首先需要迭代 \(n\) 次找出链表的长度，接着让指针 p2 迭代 \(k\) 次到达第 \(k+1\) 个节点的位置，最后还需要迭代 \(n-(k+1)\) 次使得两个指针一个指向链表尾部，一个指向倒数第 \(k+1\) 个节点，而迭代所执行的操作的时间复杂度都是 \(O(1)\) 的，所以最后总的时间复杂度是 \(O(n)\) 的
• 空间复杂度：\(O(1)\)