143. 重排链表

给定一个单链表 \(L：L0→L1→…→Ln-1→Ln\)
将其重新排列后变为：\(L0→Ln→L1→Ln-1→L2→Ln-2→…\)

你不能只是单纯的改变节点内部的值，而是需要实际的进行节点交换。

我的解法

关于链表的题目，我的第一想法就是进行一定的模拟，我们需要得到最后一个节点，然后讲这个节点插入到头结点的后面，同时也需要将倒数第二个节点的的下一个节点设置为\(nullptr\), 然后当前的头结点移动2次，这么模拟的我们需要两个函数：一个函数返回一个链表的最后一个节点，另外一个函数是返回一个链表的倒数第二个节点。这么写的原因就是链表不能根据索引进行访问。这样做确实没有引入额外的空间，但是时间复杂度变为了\(O(N^2)\),代码如下

class Solution {
    ListNode* the_last_node(ListNode* head){
        if (head == nullptr || head->next == nullptr)
            return head;
        ListNode* temp = head;
        while(temp->next){
            temp = temp ->next;
        }
        return temp;
    }
    ListNode* the_second_last_node(ListNode* head){
        if (head == nullptr || head->next == nullptr)
            return nullptr;
        ListNode* temp = head;
        while (temp->next && temp->next->next){
            temp = temp ->next;
        }
        return temp;
    }
public:
    void reorderList(ListNode* head) {
        ListNode* cur_head = head;
        while (cur_head && cur_head->next &&cur_head->next->next){ 
            cout<< cur_head->val<<endl;
            ListNode* cur_tail = the_last_node(cur_head);
            ListNode* cur_second_tail = the_second_last_node(cur_head);
            cur_second_tail->next = nullptr;
            cur_tail->next = cur_head->next;
            cur_head->next = cur_tail;
            cur_head = cur_head->next->next; 
        }
        return;
    }
};

运行效率

还是要学会如何使用空间换取时间的效率，以及编码的方便性。一些算法的简便实现需要一定的空间作为支持。

线性表方法

因为链表不支持下标访问，所以我们无法随机访问链表中任意位置的元素。

因此比较容易想到的一个方法是，我们利用线性表存储该链表，然后利用线性表可以下标访问的特点，直接按顺序访问指定元素，重建该链表即可。代码如下：

class Solution {
public:
    void reorderList(ListNode *head) {
        if (head == nullptr) {
            return;
        }
        vector<ListNode *> vec;
        ListNode *node = head;
        while (node != nullptr) {
            vec.emplace_back(node);
            node = node->next;
        }
        int i = 0, j = vec.size() - 1;
        while (i < j) {
            vec[i]->next = vec[j];
            i++;
            if (i == j) {
                break;
            }
            vec[j]->next = vec[i];
            j--;
        }
        vec[i]->next = nullptr;
    }
};

运行效率

寻找链表中点 + 链表逆序 + 合并链表

class Solution {
public:
    void reorderList(ListNode* head) {
        if (head == nullptr) 
            return;
        ListNode* mid = middleNode(head);  
        // 这个node是中间偏左的一个节点， 当然如果链表的个数是奇数个，那么这个节点显然是中间节点
        // 如果链表的个数是偶数个, 那么我们返回的 mid 节点是中间偏左的节点  
        ListNode* l1 = head;
        ListNode* l2 = mid->next;
        mid->next = nullptr;
        l2 = reverseList(l2);
        mergeList(l1, l2);
    }
    // 1 -> 2
    // 4 -> 3

    // 1 -> 2 -> 3 
    // 5 -> 4 
    ListNode* middleNode(ListNode* head) {
        ListNode* slow = head;
        ListNode* fast = head;
        while (fast->next != nullptr && fast->next->next != nullptr) {
            slow = slow->next;
            fast = fast->next->next;
        }
        return slow;
    }
    ListNode* rever seList(ListNode* head) {
        ListNode* prev = nullptr;
        ListNode* curr = head;
        while (curr != nullptr) {
            ListNode* nextTemp = curr->next;
            curr->next = prev;
            prev = curr;
            curr = nextTemp;
        }
        return prev;
    }
    void mergeList(ListNode* l1, ListNode* l2) {
        ListNode* l1_tmp;
        ListNode* l2_tmp;
        while (l1 != nullptr && l2 != nullptr) {
            l1_tmp = l1->next;
            l2_tmp = l2->next;

            l1->next = l2;
            l1 = l1_tmp;

            l2->next = l1;
            l2 = l2_tmp;
        }
    }
};

运行的效率