C/C++ BM2链表内指定区间反转

前言

这题是BM1的升级版，不过是把完整的链表翻转变成了指定区间。

题目

描述
将一个节点数为 size 链表 m 位置到 n 位置之间的区间反转，要求时间复杂度 O(n)，空间复杂度 O(1)。
例如：
给出的链表为 1→2→3→4→5→NULL
返回 1→4→3→2→5→NULL

数据范围： 链表长度 0<size≤10000<size≤1000，0<m≤n≤size0<m≤n≤size，链表中每个节点的值满足 ∣val∣≤1000
要求：时间复杂度 O(n) ，空间复杂度 O(n)
进阶：时间复杂度 O(n)，空间复杂度 O(1)

示例1
输入：

{1,2,3,4,5},2,4

返回值：

{1,4,3,2,5}

示例2
输入：

{5},1,1

返回值：

{5}

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1. 解决方案一

1.1 思路阐述

做完BM1，再做BM2，第一反应就是套用BM1的代码。
这里套用BM1的思路2。
BM1是全局翻转，所以只要从第一个节点开始反转即可；

BM2是区间翻转，因此要找到区间的起始节点，即第m个节点开始的子链表，再把区间m到n的节点翻转，再拼凑前后端链表即可。

代码具体思路如下

1. 添加表头，定义前序节点；
2. 找到第m个节点的前一个节点。这里找前一个节点而不是直接定位到第m个节点，因为后续取子链表的时候，如果是m节点，会出现节点个数少1的情况。比如输入{5,3},1,2。在分离前链表的时候，由于pre指向的是m的位置，也就是5，如果把5的后面节点置为空节点，那么相当于倒置的是m后面的节点m1到n的子链表。但是对于我们自定义的这个输入，pre其实应该指向的是头结点-1的位置，头结点后的5,3才是我们要倒置的链表。
3. 找到第n个节点的位置；
4. 取两个链表，一个是m开始的链表，一个是n后面的尾链表
5. 分离子链表，把m前面的链表和m开始的链表断开；把n开始的链表和n后面的尾链表断开；
6. 翻转m开始的链表（这时候m开始的链表已经是m到n区间的链表了）
7. 把刚才分离的链表拼接上翻转后的链表
8. 返回头结点res的下一个节点开始的链表

下面是我画的一个流程草图

1.2 源码

class Solution {
public:
    ListNode* reverseBetween(ListNode* head, int m, int n) {
         //加个表头
        ListNode* res = new ListNode(-1);
        res->next = head;
        //前序节点
        ListNode* pre = res; 
 
        //找到m的前一个节点
        for(int i = 1; i < m; i++){ 
            pre=pre->next;
        }
        //找到n
        ListNode *nNode=pre;
        for(int i = 0; i < n-m+1; i++){ 
            nNode=nNode->next;
        }
        //取子链表
        ListNode *LeftNode=pre->next;
        ListNode *cur=nNode->next;
        
        //分离子链表
        pre->next=nullptr;
        nNode->next=nullptr;

        //翻转区间链表
        reverseLinkList(LeftNode);

        //拼接链表
        pre->next=nNode;
        LeftNode->next=cur;
        //返回去掉表头
        return res->next; 
    }
    void reverseLinkList(ListNode *head)
    {
        ListNode *pre = nullptr;
        ListNode *cur = head;
        while(cur!=nullptr){
            ListNode *next = cur->next;
            cur->next = pre;
            pre = cur;
            cur = next;
        }
    }
};

---

2. 解决方案二

2.1 思路阐述

相比于第一种方法，这种方法就不涉及到拆分和拼接链表的过程。
方法二是断开要倒置的链表节点，将其插入到前一个节点去，其他保持不变。最主要的是要理清楚节点之间的关系。

• 添加表头，定义前序节点和当前节点
• 找到m节点的位置，作为当前节点。前序节点为cur当前节点的前一个节点。
• 因为n是始终大于m的，所以我们可以使用for循环，翻转m到n之间的节点。

翻转过程如下

• 首先保存下一个要反转子链表表头temp
• 将当前节点cur和temp之间断开，将cur直接与反转子链表表头temp的后续节点相连，这一步就是断开cur与temp的关系，同时把temp节点独立出来。
• 接下来就是一个插入节点的过程；首先就是保证原有链表顺序不发生变化，将temp的下一个节点指向当前节点cur，再将cur的前序节点的下一个节点指向temp，断开cur前序节点和cur之间的关系，并将pre作为temp的前序节点，从而完成倒置效果。
• 重复上述操作，重复次数即为m到n之间的节点个数。
• 最后是返回表头节点对应的下一个节点开始的链表。
  下面是我画的草图
  
  
  

2.2 源码

class Solution {
public:
    ListNode* reverseBetween(ListNode* head, int m, int n) {
         //加个表头
        ListNode* res = new ListNode(-1);
        res->next = head;
        //前序节点
        ListNode* pre = res; 
        //当前节点
        ListNode* cur = head; 
        //找到m
        for(int i = 1; i < m; i++){ 
            pre = cur;
            cur = cur->next;
        }
        //从m反转到n
        for(int i = m; i < n; i++){ 
            ListNode* temp = cur->next;
            cur->next = temp->next;
            temp->next = pre->next;
            pre->next = temp;
        }
        //返回去掉表头
        return res->next; 
    }
};

总结

这道题是结合了BM1的链表翻转，并增添了遍历指定位置节点、链表断表、插入、组合等操作。难度比上一题BM1加大，核心思想不变，依旧是倒置链表。