常见的链表翻转，字节跳动加了个条件，面试者高呼「我太难了」| 图解算法

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一. 序

我又来讲链表题了，这道题据说是来自字节跳动的面试题。

为什么说是「据说」呢？因为我也是看来的，觉得题目还是挺有意思，但是原作者给出的方案，我想了想觉得还有优化空间，就单独拿出来讲讲。

就像本文的题目说的，这是一道关于链表翻转的题。链表的翻转，之前的文章也讲了很多，例如：链表翻转、链表两两翻转、K 个一组翻转链表。这些其实都是 leetcode 上的标准题，但是通常企业给出的面试题，多半会做一些变种，也就是加一些特殊的条件。

例如今天要讲的这道题。

给定单链表的头结点 head，实现一个调整链表的函数，从链表尾部开始，以 K 个结点为一组进行逆序翻转，头部剩余结点不足一组时，不需要翻转。（不能使用队列或者栈作为辅助）

仔细读题，像不像我们之前讲到的 leetcode 第 25 题：K 个一组翻转链表。

leetcode-25 是从头结点开始，以 K 个结点一组进行翻转。而字节跳动这道题，是从尾结点开始。

只是多了一个从尾结点开始分组翻转的条件，这道题的难度就增加了。

二. K个一组翻转链表（头条版）

2.1 其他人的解题思路

前面也说到，这道题是我看来的，当时是以一篇文章的形式发布出来。

文章我就不发了，不过先了解一下他的解题思路，有助于我们思考。

他的思路很清晰，虽然这道题他不会解，但是 leetcode-25 这个标准的以 K 个一组翻转链表的题他很熟悉。

那么可以先将原始链表，进行一次「链表翻转」，再进行「K 个一组翻转链表」，最后再做一次「链表翻转」还原链表，就得出了需要的结果。

ListNode revserseKGroupPlus(ListNode head, int k) {
  // 翻转链表
  head = reverseList(head);
  // K 个一组翻转链表
  head = reverseKGroup(head, k);
  // 翻转链表
  head = reverseList(head);
  return head;
}

把一个不熟悉的问题，经过简单的转换，变成熟悉的问题进行解决，这种思路是没有错的。

但是呢，有个问题--

在面试的场景中，通常来说，面试官的水平会高于面试者，那么我们可以简单的理解，面试就是一个不断受挫的过程，这个过程总会被问到我们知识的边界才会停止。

面试题只是起点，面试过程中深挖的哪些问题，才是触摸到我们谈薪资本的核心。当然这扯远了，继续回到本文的内容。

此时就算面试者当场写出了解题代码，也逃不开一个经典问题。

面试官：「还有更优的方案吗？」

那么这道题，有没有更优的方案？答案当然是有的。

2.2 更优一点的方案

将链表先翻转后处理，再翻转回去，这样并不优雅，其实只需一次以 K 个一组翻转链表就可以。

再回忆一下 leetcode 第 25 题，它和这道题的差异，主要来自于，对不足一组的链表结点的处理。leetcode-25 是从头结点开始处理，所以多出来的结点会在尾部，而字节跳动这道题则正好相反，余下的结点会在头部。

但是它们同时也有一种特殊情况，就是 K 个一组进行分组时，这里的 K 正好可以完整的分组，一个不多，一个不少的分成 N 组。

当链表结点数量正好为 K * N 时，那么又回到了我们熟悉的 leetcode-25 题了。

如果我们先将原始结点进行处理，找出它正好可以整除 K 的起始结点 offset，将这个起始结点 offset 的子链表，再进行 K 个一组进行翻转链表，最后把它拼接回原始链表，就完成了这道题。

这个过程，需要额外定义两个结点，第一个满足 K 个分组条件的 offset 结点，以及 offset 的前驱结点 prev 结点，prev 结点主要是用来拼接翻转后的两个链表，让其不会出现链表断裂的问题。

它们的关系如下：

这其中还涉及到一些简单的链表运算，例如求链表的长度，这里就不展开说了，直接上核心代码，逻辑都在注释里，我们先定义一个 reverseKGroupPlus() 方法。

public ListNode reverseKGroupPlus(ListNode head, int k) {
    if (head == null || k <= 1) return head;
    // 计算原始链表长度
    int length = linkedLength(head);
      if (length < k) 
        return head;
  
    // 计算 offset
    int offsetIndex = length % k;

      // 原始链表正好可以由 K 分为 N 组，可直接处理
    if (offsetIndex == 0) {
        return reverseKGroup(head, k);
    }

    // 定义并找到 prev 和 offset
    ListNode prev = head, offset = head;
    while (offsetIndex > 0) {
        prev = offset;
        offset = offset.next;
        offsetIndex--;
    }
    // 将 offset 结点为起始的子链表进行翻转，再拼接回主链表
    prev.next = reverseKGroup(offset, k);
    return head;
}

注意当链表长度正好可以用 K 分为 N 组时，我们直接处理，否者才需要后续复杂的逻辑。

代码的注释足够清晰了，在脑子里过一遍代码的执行流程应该能明白，为了帮助大家理解，我又画了个示意图。

假设以 head 为头结点的链表长度是 10，K 为 4 时，那么计算下来 offset Index 就是 2。

找到 prev 和 offset 结点后，就可以将以 offset 结点为头结点的子链表，进行 K 个一组翻转链表的操作了。

此时，head 结点为起始的链表，就是我们计算后的结果。

2.3 再补一些额外的代码

这道题，还涉及到很多其他的小算法，本身 leetcode-25 就已经被定级为「困难」，字节跳动在这道题的基础上，又增加了难度。

为了保证解题的完整，这里再补充一些相关代码。

1. 计算链表长度

private int linkedLength(ListNode head) {
    int count = 0;
    while (head != null) {
        count++;
        head = head.next;
    }
    return count;
}

没什么好说的，一个 while 循环搞定。

2. 以 K 个一组翻转链表

这道题在之前的文章中详细讲解了，这里直接贴代码了。

public ListNode reverseKGroup(ListNode head, int k) {
    // 增加虚拟头结点
    ListNode dummy = new ListNode(0);
    dummy.next = head;

    // 定义 prev 和 end 结点
    ListNode prev = dummy;
    ListNode end = dummy;

    while(end.next != null) {
      // 以 k 个结点为条件，分组子链表
      for (int i = 0; i < k && end != null; i++)
        end = end.next;
      // 不足 K 个时不处理
      if (end == null)
        break;
      // 处理子链表
      ListNode start = prev.next;
      ListNode next = end.next;
      end.next = null;
      // 翻转子链表
      prev.next = reverseList(start);
      // 将子连表前后串起来
      start.next = next;
      prev = start;
      end = prev;
    }
    return dummy.next;
}

// 递归完成单链表翻转
private ListNode reverseList(ListNode head) {
    if (head == null || head.next == null)
      return head;
    ListNode p = reverseList(head.next);
    head.next.next = head;
    head.next = null;
    return p;
}

对于 leetcode-25 这道题，还不太了解的可以看看之前的文章《K 个一组翻转链表》。

三. 小结时刻

以上就是我解这道题的思路，可能不是最高效的，但也算是比较清晰。

在面试过程中，链表相关的题目可以说是高频题。虽然企业在出题时，为了增加难度也会做一些变种，但是作为面试者，无论如何都避不开多练多写多想。

你有更好的方案吗？你在面试中有碰到什么奇葩的算法题吗？欢迎在留言区讨论。

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