LeetCode热题（JS版） - 24. 两两交换链表中的节点

题目描述

给定一个链表，两两交换其中相邻的节点，并返回交换后的链表。

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。

示例:

给定 1->2->3->4, 你应该返回 2->1->4->3.

解题思路

这道题可以使用递归和迭代两种方法来解决。

方法一：递归

对于给定的链表，我们可以通过递归的方式将其两两交换。递归函数的作用就是返回已经交换完的子链表。

具体步骤如下：

1. 设当前要交换的两个节点为 head 和 next。
2. 对 next 的下一个节点调用递归函数并接收返回值作为 head 的下一个节点。
3. 将 head 的下一个节点指向递归返回的节点（即 next）。
4. 将 next 的下一个节点指向 head。
5. 返回 next。

最终，我们可以得到交换完成后的链表。

方法二：迭代

另外一种解法是使用迭代。我们可以分别处理每两个相邻的节点，然后将其交换位置。

具体步骤如下：

1. 创建一个假的头结点 dummy 并将其指向链表的头结点。
2. 定义节点 pre 为 dummy。
3. 当链表中至少还剩两个节点时，定义节点 first 为 pre.next，节点 second 为 first.next。
4. 将 pre 的下一个节点指向 second。
5. 将 first 的下一个节点指向 second.next。
6. 将 second 的下一个节点指向 first。
7. 将 pre 指向已交换过的链表部分的末尾节点（即 first）。
8. 重复步骤 3-7 直到链表中的所有节点都被交换完毕。

最终，我们可以得到交换完成后的链表。

代码实现

方法一：递归

function swapPairs(head: ListNode | null): ListNode | null {
  if (head === null || head.next === null) {
    return head;
  }
  // a -> b -> c -> d
  const next = head.next; // b
  head.next = swapPairs(next.next);// 递归交换 a -> (交换d -> c)
  
  next.next = head; // b -> a

  return next;// b -> a -> (d -> c)
}

方法二：迭代

function swapPairs(head: ListNode | null): ListNode | null {
  // a -> b -> c -> d
  
  // 虚拟节点
  const dummy = new ListNode(-1);
  dummy.next = head; // () -> a
  
  let pre = dummy;
  while (pre.next !== null && pre.next.next !== null) {
    const first = pre.next;// a
    const second = first.next;// b

    pre.next = second;// () -> b
    first.next = second.next;// a -> c
    second.next = first;// b -> a

    pre = first;// () = a 后移
  }

  return dummy.next;// () -> b -> a ...
}

时间/空间复杂度

• 时间复杂度：$O(n)$，其中 $n$ 是链表中的节点数。需要遍历链表中的所有节点。
• 空间复杂度：$O(n)$，递归方法需要内存空间来维护递归栈，而迭代方法需要额外的常量级空间来维护指针和辅助节点。