旋转链表 :「快慢指针」&「闭合成环」解法

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题目描述

这是 LeetCode 上的 61. 旋转链表 ，难度为中等。

Tag : 「链表」、[快慢指针]

给你一个链表的头节点 head ，旋转链表，将链表每个节点向右移动 k 个位置。

示例 1：

输入：head = [1,2,3,4,5], k = 2

输出：[4,5,1,2,3]
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示例 2：

输入：head = [0,1,2], k = 4

输出：[2,0,1]
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提示：

链表中节点的数目在范围 [0, 500] 内
-100 <= Node.val <= 100
0 <= k <= 2 * $10^9$

快慢指针

本质还是道模拟题，分步骤处理即可：

避免不必要的旋转：与链表长度成整数倍的「旋转」都是没有意义的（旋转前后链表不变）
使用「快慢指针」找到倒数第 k 个节点（新头结点），然后完成基本的链接与断开与断开操作

代码（感谢 @Die Eule 同学提供的 cpp 和 js 版本）：

class Solution {
    public ListNode rotateRight(ListNode head, int k) {
        if (head == null || k == 0) return head;
        // 计算有效的 k 值：对于与链表长度成整数倍的「旋转」都是没有意义的（旋转前后链表不变）
        int tot = 0;
        ListNode tmp = head;
        while (tmp != null && ++tot > 0) tmp = tmp.next;
        k %= tot;
        if (k == 0) return head;

        // 使用「快慢指针」找到倒数第 k 个节点（新头结点）：slow 会停在「新头结点」的「前一位」，也就是「新尾结点」
        ListNode slow = head, fast = head;
        while (k-- > 0) fast = fast.next;
        while (fast.next != null) {
            slow = slow.next;
            fast = fast.next;
        }
        // 保存新头结点，并将新尾结点的 next 指针置空
        ListNode nHead = slow.next;
        slow.next = null;
        // 将新链表的前半部分（原链表的后半部分）与原链表的头结点链接上
        fast.next = head;
        return nHead;
    }
}
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时间复杂度： $O(n)$
空间复杂度： $O(1)$

闭合成环

另外一个做法是，先成环，再断开：

找到原链表的最后一个节点，将其与原链表的头结点相连（成环），并统计链表长度，更新有效 k 值
从原链表的头节点出发，找到需要断开的点，进行断开

代码：

class Solution {
    public ListNode rotateRight(ListNode head, int k) {
        if (head == null || k == 0) return head;
        // 先将链表成环，并记录链表的长度
        // tmp 会记录住原链表最后一位节点
        int tot = 0;
        ListNode tmp = head;
        while (tmp.next != null && ++tot > 0) tmp = tmp.next;
        tot++;
        k %= tot;
        if (k == 0) return head;

        // 正式成环
        tmp.next = head;

        // 从原链表 head 出发，走 tot - k - 1 步，找到「新尾结点」进行断开，并将其下一个节点作为新节点返回
        k = tot - k - 1;
        while (k-- > 0) head = head.next;
        ListNode nHead = head.next;
        head.next = null;
        return nHead;
    }
}
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