Smaller And Smarter Python数据结构：翻转链表相邻结点

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这两天和几个朋友组了个互相督促学习群，想着督促一下自己学习，也督促自己的原创输出，其实很多时候都是懒，真不是没有东西可以写了，这不，我在我的免费知识星球简说编程里开了个新的标签日常编程问题，后面我会把自己学习工作中遇到的一些问题和解决方法记录到里面，有些可以扩展的点，我会写到微信公众号里。
我定的目标是：

我简单写了个规则，大家说可以，然后，我们就开始吧，我习惯把该做的事情提前一天做（如果有时间的话）。

今天给大家分享的书籍《Python程序员面试算法宝典》第一章第七小节：翻转链表相邻结点。

如果你是第一次看，也许，你可以看看本系列下面的文章：
Smaller And Smarter Python数据结构：链表逆转
Smaller And Smarter Python数据结构：删除无序链表重复结点
Smaller And Smarter Python数据结构：链表相加
Smaller And Smarter Python数据结构：链表进行重新排序
Smaller And Smarter Python数据结构：链表倒数第K个元素+检测单链表环

今日问题 ：翻转链表相邻结点

"""
目标：写一段程序，翻转链表相邻结点
例如：
输入-> 1->2->3->4->5
输出-> 2->1->4->3->5


Goal: write a program to flip the adjacent nodes of the linked list
For example:
Input  - > 1 - > 2 - > 3 - > 4 - > 5
Output - > 2 - > 1 - > 4 - > 3 - > 5
"""

解题准备

首先我们写好链表的基本操作，在a_0_base.py文件中，目前包含对链表的定义类，初始化函数，遍历函数。（带头结点）

# -*- coding: utf-8 -*-
"""
@author = 老表
@date = 2019-10-19
@个人微信公众号 : 简说Python
"""


# 链表数据结构定义
class ListNode:
    def __init__(self, x):
        self.data = x
        self.next = None


class ListOperation:

    # 根据链表数据初始化链表
    @staticmethod
    def init_list(n_list):
        # 初始化一个头指针
        head = ListNode("head")
        cur = head
        for i in n_list:
            node = ListNode(i)
            cur.next = node
            cur = node  # 相当于 cur = cur.next，后移
        return head

    # 遍历链表，带头结点
    @staticmethod
    def ergodic_list(head):
        cur = head.next
        while cur:
            print(cur.data)
            cur = cur.next
    
   	# 获取链表长度
    @staticmethod
    def get_len_list(head):
        cur = head.next
        len_list = 0
        while cur:
            len_list = len_list + 1
            cur = cur.next
        return len_list

解题

开始程序前需提前导入前面写好的链表基本操作包和结点数据结构，在Linked_list的a_0_base.py中。

from Linked_list.a_0_base import ListOperation

方法一： 遍历交换法

解题思路

"""
Method One : 遍历交换法

核心思想：遍历链表，记录从往后，记录相邻的两个结点，
改变结点指向，实现交换（实际需要四个结点，比如：
a->b->c->d  b，c 交换，要修改三处链表指向
故a,b,c,d四个结点都要记录）。

时间复杂度：O(N)
空间复杂度：O(1)
"""

代码

def flip_adjacent_node_one(head):
    if not head.next:  # 空链表
        return head  # 返回头结点
    pre_node = head  # 记录前驱结点
    cur_node = head.next  # 记录当前结点
    while cur_node.next:  # 遍历交换（cur_node 与 cur_node.next交换）
        next_node = cur_node.next.next
        # 记录下一个cur_node，因为相邻交换没两个进行一次，故下一个为cur_node.next.next
        pre_node.next = cur_node.next
        # 1、交换第一步，前驱结点指向cur_node的后一个结点（cur_node.next）
        cur_node.next.next = cur_node
        # 2、交换第二步，cur_node.next反指,指向cur_node
        cur_node.next = next_node
        # 3、交换第三步，cur_node指向cur_node.next.next，完成交换
        """(原本是cur_node.next指向cur_node.next.next，
        但现在cur_node与cur_node.next交换位置，
        故让cur_node指向cur_node。next.next)"""
        pre_node = cur_node
        # 前驱结点后移
        cur_node = next_node
        # 当前结点后移

    return head  # 返回头结点

方法二：递归交换法

解题思路

"""
Method Two ：递归交换法

核心思想：遍历链表，每次将相邻结点的第二个结点的
next指针指向前一个结点，然后将第一个结点的指针指
向下一组已经翻转好的相邻结点的第一个结点。

时间复杂度：O(N)
空间复杂度：O(1)
"""

代码

def flip_adjacent_node_two(head):
    if not head:  # 空链为空 或者 递归到尾
        return head  # 开始回溯，返回结点
    if head.data == "head":  # 去掉头结点，直接从第一个结点开始
        head = head.next
    first_node = head  # 链表第一个结点
    second_node = head.next  # 获取第二个结点
    first_node.next = flip_adjacent_node_two(head.next.next)
    # 递归，传递第三个结点作为参数
    # 回溯时，让第一个结点指向下一组已经翻转好的相邻结点的第一个结点
    second_node.next = first_node
    # 回溯时，让第二个结点反指向第一个结点
    return second_node  # 返回头结点

本文代码思路部分来自书籍《Python程序员面试宝典》，书中部分代码有问题或未提供代码，文中已经修改过了，并添加上了丰厚的注释，方便大家学习，后面我会把所有内容开源放到Github上，包括代码，思路，算法图解（手绘或者电脑画），时间充裕的话，会录制视频。
希望大家多多支持。

大家好，我是老表
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