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链表内指定区间反转

问题描述

LeetCode 92. 反转链表 II

给你单链表的头指针 head 和两个整数 left 和 right ，其中 left <= right 。请你反转从位置 left 到位置 right 的链表节点，返回反转后的链表 。

示例：

输入：head = [1,2,3,4,5]， left = 2，right = 4

输出：[1,4,3,2,5]

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分析问题

对于链表相关的题目，我们一定要先想清楚思路，搞懂指针移动的先后顺序。

对于这道题，我们可以采用头插法来求解。在链表反转的区间内，当我们每次遍历到一个节点时，就让该节点插入到反转部分的起始位置。如下图所示：

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具体来说，我们定义三个指针pre、cur、next变量。

  1. 我们首先将pre移动到第一个要反转的节点的前面，即pre->next=left
  2. 然后将指针cur移动到第一个要反转的节点位置上，即cur=left，
  3. 然后将 cur->next 赋值给变量next。
  4. 将cur的下一个节点指向next的下一个节点，即cur->next=next->next
  5. 然后将next的下一个节点指向pre的下一个节点，即next->next=pre->next
  6. 然后将next插入到链表头部，即pre->next=next。
  7. 然后循环往复执行3、4、5、6，直到反转完链表区间内的节点。

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下面我们来看一下代码如何实现。

class Solution:
    def reverseBetween(self, head, left, right):
        #设置哨兵节点，对于链表相关的问题，我们通过设置哨兵节点
        #可以省去边界条件的判断
        dummynode = ListNode(-1)
        #哨兵节点指向链表头
        dummynode.next = head
        pre = dummynode
        #遍历，使得pre指向链表反转部分
        #的第一个结点left
        for _ in range(left - 1):
            pre = pre.next
        #cur指向链表反转部分的第一个节点
        cur = pre.next
        for _ in range(right - left):
            next = cur.next
            cur.next = next.next
            next.next = pre.next
            pre.next = next
        return dummynode.next

该算法的时间复杂度是O(N)，其中 N 是链表总节点数。最多只遍历了链表一次，就完成了反转。空间复杂度是O(1)，只用到了常数个变量。