就地重新排列给定链表的Python程序

本文将介绍如何使用Python编写一个用于就地（in-place）重新排列给定链表的程序。该程序可将链表的节点重新排列，使得第一个节点和最后一个节点、第二个节点和倒数第二个节点，以此类推，配对。

实现原理

该程序的实现原理是在链表中使用双指针（slow和fast）来遍历链表，找到链表的中点位置。在找到中点位置之后，将链表的后半部分进行翻转（reverse）操作，然后将两个链表合并起来。

实现步骤

1. 初始化slow和fast双指针，将它们都指向链表的头节点。
2. 使用while循环遍历链表，每次slow指针向后移动一步，而fast指针则向后移动两步。当fast指针到达链表的末尾时，slow指针将指向链表的中点位置。
3. 将链表的后半部分进行翻转操作，即将slow指针所在的位置及之后的节点全部翻转。
4. 初始化两个指针point1和point2，将它们分别指向链表的头部和slow指针所在的位置。
5. 使用while循环将两个链表合并成一个新的链表，具体的合并方式是依次将point1和point2指向的节点连接起来，直到其中一个链表遍历完毕。
6. 最后一个重要的细节是要将合并后的链表的最后一个节点的next属性设置为None，这一步很重要，因为当slow指针处于中点位置时，它指向的节点的next属性仍然指向后半部分的第一个节点，如果不将它的next属性设置为None，将会导致链表出现环形。

代码示例

以下是该程序的Python实现代码示例：

class Solution:
    def reorderList(self, head: ListNode) -> None:
        """
        Do not return anything, modify head in-place instead.
        """
        if not head or not head.next:
            return

        # 1. 找到链表中点
        slow = fast = head
        while fast and fast.next:
            slow = slow.next
            fast = fast.next.next

        # 2. 翻转链表后半部分
        prev, curr = None, slow
        while curr:
            curr.next, prev, curr = prev, curr, curr.next

        # 3. 合并链表
        ptr1, ptr2 = head, prev
        while ptr2.next:
            ptr1.next, ptr1 = ptr2, ptr1.next
            ptr2.next, ptr2 = ptr1, ptr2.next

        # 4. 将合并后的链表最后一个节点的next属性设置为None
        ptr1.next = None

总结

本文介绍了如何使用Python编写一个用于就地重新排列给定链表的程序。该程序的实现原理是在链表中使用双指针遍历链表，找到链表的中点位置，将链表的后半部分进行翻转操作，然后将两个链表合并起来。该程序的时间复杂度为O(N)，空间复杂度为O(1)。