国际空间研究组织 | ISRO CS 2009 | 问题 10

这是一道关于数据结构的问题，下面是题目：

给定一个单链表，如何在只遍历一遍的情况下，将该链表中的节点每个 k 个一组进行翻转？

例如，给定这个链表：1->2->3->4->5

若 k = 2，则翻转后的链表为：2->1->4->3->5

若 k = 3，则翻转后的链表为：3->2->1->4->5

可以假设：

• 该链表的节点数为整数 k 的倍数；
• 当 k = 1 时，原链表即为答案；
• k = 0 时，不进行处理。

解法

这是一道经典的链表问题，需要用到链表的一些操作技巧。代码如下：

def reverse_k_group(head: ListNode, k: int) -> ListNode:
    if k < 2:
        return head
    
    dummy = ListNode(-1)
    dummy.next = head
    cur = dummy
    stack = []
    count = 0
    
    while cur:
        cur = cur.next
        if not cur:
            break
        
        stack.append(cur)
        count += 1
        
        if count == k:
            pre = None
            while stack:
                node = stack.pop()
                if pre:
                    pre.next = node
                    
                pre = node
            
            pre.next = cur
            cur = pre
            count = 0
    
    return dummy.next

思路

我们可以设置一个虚拟头节点，以此来简化链表的操作。我们利用一个栈来保存每个 k 个节点，当栈中节点的个数等于 k 时，我们将这些节点翻转并连接到链表中。具体实现可以分为以下几个步骤：

1. 定义 dummy 节点，将其 next 指向 head。同时，定义一个 cur 指针指向 dummy，一个 stack 用来保存节点，一个计数器 count。
2. 遍历链表，每次将节点保存到 stack 中，同时 count 加 1。
3. 如果 stack 中节点数等于 k，则将其翻转并连接到链表上。
4. 重置 stack，count，继续遍历链表。
5. 返回 dummy 的下一个节点。

复杂度分析

• 时间复杂度：$O(n)$，其中 n 是链表中节点的数量。最多遍历一遍链表。
• 空间复杂度：$O(k)$，其中 k 是每个分组中节点的数量。使用了一个大小为 k 的栈来保存节点。