图解LeetCode——24. 两两交换链表中的节点

一、题目

给你一个链表，两两交换其中相邻的节点，并返回交换后链表的头节点。你必须在不修改节点内部的值的情况下完成本题（即，只能进行节点交换）。

二、示例

2.1> 示例 1：

【输入】head = [1,2,3,4]
【输出】[2,1,4,3]

2.2> 示例 2：

【输入】head = []
【输出】[]

2.3> 示例 3：

【输入】head = [1]
【输出】[1]

提示：

• 链表中节点的数目在范围 [0, 100] 内
• 0 <= Node.val <= 100

三、解题思路

3.1> 思路1：遍历交换

根据题目描述，我们需要两两交换节点，然后将最终交换后的链表的头节点返回回来。那么第一个解题思路就是我们通过遍历链表中的节点，然后进行交换操作。为了方便起见，我们可以在原链表的头节点前面再创建一个虚拟节点Node(-1)，然后创建两个指针p1和p2，p1指向虚拟节点，p2指向原链表的头节点（即：Node(-1)的next节点），这样，我们就可以通过一下逻辑实现节点交换了，以输入head = [1,2,3,4,5]为例，即：

【步骤1】通过调用ListNode t = p2.next.next暂存Node(3)节点；
【步骤2】通过调用p1.next = p2.next来将Node(-1)链接到Node(2)节点；
【步骤3】通过调用p2.next.next = p2来将Node(2)链接到Node(1)节点；
【步骤4】通过调用p2.next = t来将Node(1)链接到Node(3)节点；
【交换结果】此时链表就变为了Node(-1)——>Node(2)——>Node(1)——>Node(3)——>……了。

执行了一次两个相邻节点交换操作之后，我们需要同时移动p1和p2指针，即：

【移动p2指针】p2 = p2.next;
【移动p1指针】p1 = p1.next.next;

以上就是本题的解题思路，为了方便大家理解，我们以输入为 head = [1,2,3,4,5] 为例，来看一下具体的操作流程。请见下图所示：

3.2> 思路2：递归交换

我们除了思路一的解题方式之外，还可以通过递归的方式进行解题，其实具体思路跟思路1是极其相似的，只是写法的差异而已，此处就不再赘述和画图了，具体的解题请见下方实现2的代码部分即可。

四、代码实现

4.1> 实现1：遍历交换

class Solution {
    public ListNode swapPairs(ListNode head) {
        ListNode temp = new ListNode(-1, head);
        ListNode p1 = temp, p2 = head;
        while(p2 != null && p2.next != null) {
            ListNode t = p2.next.next;
            p1.next = p2.next;
            p2.next.next = p2;
            p2.next = t;
            p2 = p2.next;
            p1 = p1.next.next;
        }
        return temp.next;
    }
}
/**
 * Definition for singly-linked list.
 * public class ListNode {
 *     int val;
 *     ListNode next;
 *     ListNode() {}
 *     ListNode(int val) { this.val = val; }
 *     ListNode(int val, ListNode next) { this.val = val; this.next = next; }
 * }
 */

4.2> 实现2：递归交换

class Solution {
    public ListNode swapPairs(ListNode head) {
        if (head == null || head.next == null) return head;
        ListNode newHead = head.next;
        head.next = swapPairs(head.next.next);
        newHead.next = head;
        return newHead;
    }
}

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