leetcode24：两两交换链表中的节点

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题目描述

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。
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）。

C++ 代码

#include <iostream>
#include <vector>
using namespace std;

// 链表结点的定义
struct ListNode {
    int val;
    ListNode *next;
    ListNode() : val(0), next(nullptr) {}
    ListNode(int x) : val(x), next(nullptr) {}
    ListNode(int x, ListNode *next) : val(x), next(next) {}
};

// 辅助函数：创建链表
ListNode* createList(const vector<int>& nums) {
    ListNode* dummy = new ListNode(-1);
    ListNode* cur = dummy;
    for (int num : nums) {
        cur->next = new ListNode(num);
        cur = cur->next;
    }
    return dummy->next;
}

// 辅助函数：打印链表
void printList(ListNode* head) {
    while (head) {
        cout << head->val;
        if (head->next) cout << " -> ";
        head = head->next;
    }
    cout << endl;
}

/*
    递归实现
    当前的两个结点进行交换，对后续的结点递归调用该函数继续交换。
    
    时间复杂度：O(n)
        其中 n 是链表的结点数量。对每个结点进行更新指针的操作。
    空间复杂度：O(n)
        主要取决于递归调用的栈空间。
*/
class Solution_0 {
public:
    ListNode* swapPairs(ListNode* head) {
        if (head == nullptr || head->next == nullptr) {
            return head;
        }

        ListNode* node1 = head;
        ListNode* node2 = head->next;
        ListNode* node3 = node2->next;

        node1->next = swapPairs(node3); // 1 指向递归返回的链表头节点
        node2->next = node1; // 2 指向 1
        return node2; // 返回交换后的链表头节点
    }
};

/*
    一个哑结点作为新的表头，一个指针 prev 来记录每对要交换结点的前一个结点。
    每次循环找到当前的两个结点进行交换，即让 prev 的下一个结点变为第二个结点，
    第一个结点指向原来第二个结点的下一个结点，第二个结点指向第一个结点，
    然后更新 prev 为第一个结点，继续向后。
    
    时间复杂度：O(n)
    空间复杂度：O(1)
*/
class Solution {
public:
    ListNode* swapPairs(ListNode* head) {
        ListNode* dummy = new ListNode(-1);
        dummy->next = head;
        ListNode* cur = dummy;

        while (cur->next != nullptr && cur->next->next != nullptr) {
            ListNode *node1 = cur->next, *node2 = cur->next->next;
            cur->next = node2;
            node1->next = node2->next;
            node2->next = node1;
            cur = node1;
        }

        ListNode* res = dummy->next;
        delete dummy;
        return res;
    }
};

int main() {
    Solution solution;
    vector<vector<int>> head_cases = {
        {1,2,3,4},
        {1,2,3,4,5},
        {1},
        {},
    };

    for (const auto& nums : head_cases) {
        ListNode* head = createList(nums);
        cout << "Input List: ";
        printList(head);

        head = solution.swapPairs(head);
        cout << "Output List: ";
        printList(head);
    }

    return 0;
}