链表

链表是一类大的算法题。

一般分为一下几部分：

• 链表反转

• 链表合并

我们分别进行下讨论。

1. 链表反转
比较典型的例子：

链表反转I
略

链表反转II

Reverse a linked list from position m to n. Do it in one-pass.

Input:1->2->3->4->5->NULL,m= 2,n= 4

Output:1->4->3->2->5->NULL

这个问题的写法很多，但是一个比较简介的写法是如下:

    public ListNode reverseBetween(ListNode head, int m, int n) {
        ListNode dummy = new ListNode();
        dummy.next = head;
        ListNode pre = dummy;
        for (int i = 0; i < m - 1; i++) {
            pre = pre.next;
        }
        ListNode start = pre.next;
        for (int i = 0; i < n - m; i++) { 
            ListNode curr = start.next;
            start.next = curr.next;
            curr.next = pre.next;
            pre.next = curr;
        }
        return dummy.next;
        
    }

画一个图，就能够比较清楚的理解这个解法的思路。

链表倒序.jpg

也就是，pre.next代表的是倒叙开始的头，而start.next代表的是最终正序的尾。

链表重排

Given a singly linked list L: L0→L1→…→Ln-1→Ln,
reorder it to: L0→Ln→L1→Ln-1→L2→Ln-2→…

You may not modify the values in the list's nodes, only nodes itself may be changed.

Example 1:
Given 1->2->3->4, reorder it to 1->4->2->3.

Example 2:
Given 1->2->3->4->5, reorder it to 1->5->2->4->3.

这道题最直观的思路是空间换时间,空间复杂度为O(n)。但是一个比较巧妙的算法可以不进行额外的空间消耗，空间复杂度为O(1)，时时间复杂度为O(n)。
三步解决.
思路如下:
第一步：找到链表的中点Lmid。

step1.jpg
第二步：反转中点后的链表。
step2.jpg
第三步：L0, L5(Lmid.next)开始进行穿插。得到最终的结果。
代码如下:

    public void reorderList(ListNode head) {
        if (head == null) {
            return;
        }
        // 1. find Lmid
        ListNode slow = head;
        ListNode fast = head;
        while (fast.next != null && fast.next.next != null) {
            slow = slow.next;
            fast = fast.next.next;
        }
        ListNode mid = slow;

        // 2. reverse node after mid
        ListNode pre = mid;
        ListNode start = slow.next;
        while (start != null && start.next != null) {
            ListNode curr = start.next;
            start.next = curr.next;
            curr.next = pre.next;
            pre.next =curr;
        }

        // 3. merge
        ListNode p1 = head;
        ListNode p2 = pre.next;
        while (p1 != pre) {
            pre.next = p2.next;
            p2.next = p1.next;
            p1.next = p2;
            p1 = p2.next;
            p2 = pre.next;
        }
    }

k翻转
k翻转可以用递归，或者不断的使用链表翻转II的逻辑。
我们以复用链表II的逻辑来看，实际就是k个一组进行翻转，然后移动pre和start的值即可。

    public ListNode reverseKGroup(ListNode head, int k) {
        int len = 0;
        ListNode curr = head;
        while(curr != null) {
            curr = curr.next;
            len++;
        }
        ListNode dummy = new ListNode();
        dummy.next = head;
        ListNode pre = dummy;
        ListNode start = pre.next;
        while (len >= k) {
            for (int i = 0; i < k - 1; i++) {
                curr = start.next;
                start.next = curr.next;
                curr.next = pre.next;
                pre.next = curr;
            }
            len -= k;
            pre = start;
            start = start.next;
        }
        return dummy.next;
    }

合并K排序
这个的一个比较简单的做法就是采用优先级队列来进行。

public class Solution {
    public ListNode mergeKLists(List<ListNode> lists) {
        if (lists==null||lists.size()==0) return null;
        
        PriorityQueue<ListNode> queue= new PriorityQueue<ListNode>(lists.size(),new Comparator<ListNode>(){
            @Override
            public int compare(ListNode o1,ListNode o2){
                if (o1.val<o2.val)
                    return -1;
                else if (o1.val==o2.val)
                    return 0;
                else 
                    return 1;
            }
        });
        
        ListNode dummy = new ListNode(0);
        ListNode tail=dummy;
        
        for (ListNode node:lists)
            if (node!=null)
                queue.add(node);
            
        while (!queue.isEmpty()){
            tail.next=queue.poll();
            tail=tail.next;
            
            if (tail.next!=null)
                queue.add(tail.next);
        }
        return dummy.next;
    }
}