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【LeetCode 热题 100】24. 两两交换链表中的节点——（解法一）迭代+哨兵

java 2025/7/12 22:00:14

Problem: 24. 两两交换链表中的节点
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）。

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整体思路
完整代码
时空复杂度
- 时间复杂度：O(N)
- 空间复杂度：O(1)

整体思路

这段代码旨在解决一个经典的链表操作问题：两两交换链表中的节点 (Swap Nodes in Pairs)。问题要求将链表中每两个相邻的节点进行交换，并返回交换后的链表。例如，1->2->3->4 应变为 2->1->4->3。

该算法采用了一种迭代的方法，通过精心设计的指针操作来完成节点的交换。为了简化边界情况（特别是头节点的交换），它也巧妙地运用了 哨兵节点 (Sentinel Node)。

其核心逻辑步骤如下：

初始化：
- 哨兵节点：创建一个 dummy 节点，其 next 指向原始链表的头节点 head。这使得对第一对节点的交换与其他节点的交换逻辑完全统一。
- 指针设置：
  - left 指针：初始化为 dummy。这个指针将始终指向待交换的一对节点的前一个节点。它的作用是连接上一组交换好的部分和当前正在交换的部分。
  - right 指针：初始化为 head。这个指针将始终指向待交换的一对节点中的第一个节点。
迭代交换：
- 算法使用一个 while 循环来遍历并交换节点对。
- 循环条件：while (null != right && null != right.next)。这个条件确保了至少还有一对完整的节点（right 和 right.next）可供交换。如果链表为空、只有一个节点，或者只剩最后一个节点，循环都不会执行。
- 在循环内部（核心交换逻辑）：
  - 假设当前结构是 ... -> left -> right -> right.next -> ...。目标是变为 ... -> left -> right.next -> right -> ...。
  - left.next = right.next;：首先，将 left 的 next 指针指向 right 的下一个节点。这是将交换后的新“头”节点连接到前面的链表上。
  - right.next = right.next.next;：接着，将 right 的 next 指针指向它原来下一个节点的下一个节点，即跳过中间的节点。
  - left.next.next = right;：最后，将原来 right.next 的 next 指针指向 right，完成两个节点的交换。
- 指针前移：
  - left = right;：完成一对交换后，right 节点现在是这一对中的第二个（在后面）。我们需要为下一轮交换做准备，所以将 left 指针移动到 right 的位置。
  - right = left.next;：将 right 指针移动到下一对节点的第一个节点。
返回结果：
- 循环结束后，所有节点对都已交换完毕。dummy.next 指向了交换后链表的真正头节点，将其返回。

完整代码

/*** Definition for singly-linked list.*/
class ListNode {int val;ListNode next;ListNode() {}ListNode(int val) { this.val = val; }ListNode(int val, ListNode next) { this.val = val; this.next = next; }
}class Solution {/*** 两两交换链表中的节点。* @param head 原始链表的头节点* @return 交换后链表的头节点*/public ListNode swapPairs(ListNode head) {// 创建一个哨兵节点，简化头节点交换的逻辑。ListNode dummy = new ListNode(0, head);// left 指针指向待交换对的前一个节点。ListNode left = dummy;// right 指针指向待交换对的第一个节点。ListNode right = head;// 循环条件：确保至少还有一对完整的节点可以交换。while (null != right && null != right.next) {// 核心交换逻辑，可以想象为三步指针重定向：// 假设原始是: left -> n1 -> n2 -> ...// 其中 n1 是 right, n2 是 right.next// 1. left 的 next 指向 n2left.next = right.next;// 2. n1 的 next 指向 n2 原来的 nextright.next = right.next.next;// 3. n2 的 next 指向 n1left.next.next = right;// 交换后，链表变为: left -> n2 -> n1 -> ...// 为下一轮交换做准备，移动指针：// left 移动到 n1 的位置left = right;// right 移动到 n1 的下一个位置，即下一对的第一个节点right = left.next;}// 返回哨兵节点的下一个节点，即新链表的头。return dummy.next;}
}