## 题目地址(25. K 个一组翻转链表)

https://leetcode-cn.com/problems/reverse-nodes-in-k-group/

## 题目描述

```
给你一个链表，每 k 个节点一组进行翻转，请你返回翻转后的链表。

k 是一个正整数，它的值小于或等于链表的长度。

如果节点总数不是 k 的整数倍，那么请将最后剩余的节点保持原有顺序。

 

示例：

给你这个链表：1->2->3->4->5

当 k = 2 时，应当返回: 2->1->4->3->5

当 k = 3 时，应当返回: 3->2->1->4->5

 

说明：

你的算法只能使用常数的额外空间。
你不能只是单纯的改变节点内部的值，而是需要实际进行节点交换。

```

## 前置知识

- 链表

## 公司

- 阿里
- 腾讯
- 百度
- 字节

## 思路

题意是以 `k` 个 nodes 为一组进行翻转，返回翻转后的`linked list`.

从左往右扫描一遍`linked list`，扫描过程中，以 k 为单位把数组分成若干段，对每一段进行翻转。给定首尾 nodes，如何对链表进行翻转。

链表的翻转过程，初始化一个为`null`的 `previous node（prev）`，然后遍历链表的同时，当前`node （curr）`的下一个（next）指向前一个`node（prev）`，
在改变当前 node 的指向之前，用一个临时变量记录当前 node 的下一个`node（curr.next)`. 即

```
ListNode temp = curr.next;
curr.next = prev;
prev = curr;
curr = temp;
```

举例如图：翻转整个链表 `1->2->3->4->null` -> `4->3->2->1->null`

![reverse linked list](https://tva1.sinaimg.cn/large/007S8ZIlly1ghltwz9weoj31400u0ahc.jpg)

这里是对每一组（`k个nodes`）进行翻转，

1. 先分组，用一个`count`变量记录当前节点的个数

2. 用一个`start` 变量记录当前分组的起始节点位置的前一个节点

3. 用一个`end`变量记录要翻转的最后一个节点位置

4. 翻转一组（`k个nodes`）即`(start, end) - start and end exclusively`。

5. 翻转后，`start`指向翻转后链表, 区间`（start，end）`中的最后一个节点, 返回`start` 节点。

6. 如果不需要翻转，`end` 就往后移动一个（`end=end.next`)，每一次移动，都要`count+1`.

如图所示 步骤 4 和 5： 翻转区间链表区间`（start， end）`

![reverse linked list range in (start, end)](https://tva1.sinaimg.cn/large/007S8ZIlly1ghltx146hoj30zd0qxjtg.jpg)

举例如图，`head=[1,2,3,4,5,6,7,8], k = 3`

![reverse k nodes in linked list](https://tva1.sinaimg.cn/large/007S8ZIlly1ghltx3k8x2j312u0u0nnt.jpg)

> **NOTE**: 一般情况下对链表的操作，都有可能会引入一个新的`dummy node`，因为`head`有可能会改变。这里`head 从1->3`,
> `dummy (List(0))`保持不变。

#### 复杂度分析

- _时间复杂度:_ `O(n) - n is number of Linked List`
- _空间复杂度:_ `O(1)`

## 关键点分析

1. 创建一个 dummy node
2. 对链表以 k 为单位进行分组，记录每一组的起始和最后节点位置
3. 对每一组进行翻转，更换起始和最后的位置
4. 返回`dummy.next`.

## 代码 (`Java/Python3/javascript`)

_Java Code_

```java
class ReverseKGroupsLinkedList {
  public ListNode reverseKGroup(ListNode head, int k) {
      if (head == null || k == 1) {
        return head;
      }
      ListNode dummy = new ListNode(0);
      dummy.next = head;

      ListNode start = dummy;
      ListNode end = head;
      int count = 0;
      while (end != null) {
        count++;
        // group
        if (count % k == 0) {
          // reverse linked list (start, end]
          start = reverse(start, end.next);
          end = start.next;
        } else {
          end = end.next;
        }
      }
      return dummy.next;
    }

    /**
     * reverse linked list from range (start, end), return last node.
     * for example:
     * 0->1->2->3->4->5->6->7->8
     * |           |
     * start       end
     *
     * After call start = reverse(start, end)
     *
     * 0->3->2->1->4->5->6->7->8
     *          |  |
     *       start end
     *       first
     *
     */
    private ListNode reverse(ListNode start, ListNode end) {
      ListNode curr = start.next;
      ListNode prev = start;
      ListNode first = curr;
      while (curr != end){
        ListNode temp = curr.next;
        curr.next = prev;
        prev = curr;
        curr = temp;
      }
      start.next = prev;
      first.next = curr;
      return first;
    }
}
```

_Python3 Cose_

```python
class Solution:
    # 翻转一个子链表，并且返回新的头与尾
    def reverse(self, head: ListNode, tail: ListNode, terminal):
        cur = head
        pre = None
        while cur != terminal:
            next = cur.next
            cur.next = pre

            pre = cur
            cur = next
        return tail, head

    def reverseKGroup(self, head: ListNode, k: int) -> ListNode:
        ans = ListNode()
        ans.next = head
        pre = ans

        while head:
            tail = pre
            # 查看剩余部分长度是否大于等于 k
            for i in range(k):
                tail = tail.next
                if not tail:
                    return ans.next
            next = tail.next
            head, tail = self.reverse(head, tail, tail.next)
            # 把子链表重新接回原链表
            pre.next = head
            tail.next = next
            pre = tail
            head = next
        
        return ans.next

```

_javascript code_

```js
/**
 * @param {ListNode} head
 * @param {number} k
 * @return {ListNode}
 */
var reverseKGroup = function (head, k) {
  // 标兵
  let dummy = new ListNode();
  dummy.next = head;
  let [start, end] = [dummy, dummy.next];
  let count = 0;
  while (end) {
    count++;
    if (count % k === 0) {
      start = reverseList(start, end.next);
      end = start.next;
    } else {
      end = end.next;
    }
  }
  return dummy.next;

  // 翻转stat -> end的链表
  function reverseList(start, end) {
    let [pre, cur] = [start, start.next];
    const first = cur;
    while (cur !== end) {
      let next = cur.next;
      cur.next = pre;
      pre = cur;
      cur = next;
    }
    start.next = pre;
    first.next = cur;
    return first;
  }
};
```

## 参考（References)

- [Leetcode Discussion (yellowstone)](https://leetcode.com/problems/reverse-nodes-in-k-group/discuss/11440/Non-recursive-Java-solution-and-idea)

## 扩展 1

- 要求从后往前以`k`个为一组进行翻转。**(字节跳动（ByteDance）面试题)**

  例子，`1->2->3->4->5->6->7->8, k = 3`,

  从后往前以`k=3`为一组，

  - `6->7->8` 为一组翻转为`8->7->6`，
  - `3->4->5`为一组翻转为`5->4->3`.
  - `1->2`只有 2 个 nodes 少于`k=3`个，不翻转。

  最后返回： `1->2->5->4->3->8->7->6`

这里的思路跟从前往后以`k`个为一组进行翻转类似，可以进行预处理：

1. 翻转链表

2. 对翻转后的链表进行从前往后以 k 为一组翻转。

3. 翻转步骤 2 中得到的链表。

例子：`1->2->3->4->5->6->7->8, k = 3`

1. 翻转链表得到：`8->7->6->5->4->3->2->1`

2. 以 k 为一组翻转： `6->7->8->3->4->5->2->1`

3. 翻转步骤#2 链表： `1->2->5->4->3->8->7->6`

## 扩展 2

如果这道题你按照 [92.reverse-linked-list-ii](./92.reverse-linked-list-ii.md) 提到的 `p1, p2, p3, p4`（四点法） 的思路来思考的话会很清晰。

代码如下（Python）：

```py

class Solution:
    def reverseKGroup(self, head: ListNode, k: int) -> ListNode:
        if head is None or k < 2:
            return head
        dummy = ListNode(0)
        dummy.next = head
        pre = dummy
        cur = head
        count = 0
        while cur:
            count += 1
            if count % k == 0:
                pre = self.reverse(pre, cur.next)
                # end 调到下一个位置
                cur = pre.next
            else:
                cur = cur.next
        return dummy.next
    # (p1, p4） 左右都开放

    def reverse(self, p1, p4):
        prev, curr = p1, p1.next
        p2 = curr
        # 反转
        while curr != p4:
            next = curr.next
            curr.next = prev
            prev = curr
            curr = next
        # 将反转后的链表添加到原链表中
        # prev 相当于 p3
        p1.next = prev
        p2.next = p4
        # 返回反转前的头， 也就是反转后的尾部
        return p2

# @lc code=end

```

**复杂度分析**
- 时间复杂度：$O(N)$
- 空间复杂度：$O(1)$

## 相关题目

- [92.reverse-linked-list-ii](./92.reverse-linked-list-ii.md)
- [206.reverse-linked-list](./206.reverse-linked-list.md)

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