如何交换单链表中两个节点的位置，只修改指针？

Question

我正在尝试将给定基于 0 的索引的单链表的两个节点交换到其中。在我的代码中，我处理了很多情况，但这种方法仅在 j-i<=2 时有效。如果i和j相差3或更多，我无法处理。
请帮助我纠正我的做法。

node* swap_nodes(node *head,int i,int j)
{
    if(j<i)
    {
        int temp;
        temp=i;
        i=j;
        j=temp;
    }
    node *prev1,*prev2,*temp1,*temp2;

    if(i==j)
    {
        return head;
    }

    if(i==0  && abs(i-j)!=1)
    {
        int n=0;
        node *temp=head;
        prev1=head;
        temp1=prev1->next;

        while(n<j-1)
        {
            temp=temp->next;
            n++;
        }

        prev2=temp;
        temp2=prev2->next;
        prev2->next=temp1;
        temp1->next=prev1;
        prev1->next=temp2->next;
        temp2->next=prev2;

        return temp2;
    }
    else if(abs(i-j)==1 && i!=0 )
    {
        int n=0;
        node *temp=head;
        while(n<i-1)
        {
            temp=temp->next;
            n++;
        }

        prev1=temp;
        temp1=prev1->next;
        n=0;

        while(n<j-i+1)
        {
            temp=temp->next;
            n++;
        }

        temp2=temp;
        prev1->next=temp2;
        temp1->next=temp2->next;
        temp2->next=temp1;

        return head;
    }
    else if(i==0 && j==1)
    {
        temp1=head;
        temp2=head->next;
        node *temp3=temp2->next;
        temp2->next=temp1;
        temp1->next=temp3;

        return temp2;
    }
    else
    {
        int n=0;
        node *temp=head;

        while(n<i-1)
        {
            temp=temp->next;
            n++;
        }

        prev1=temp;
        temp1=prev1->next;
        n=0;

        while(n<j-i)
        {
            temp=temp->next;
            n++;
        }

        prev2=temp;
        temp2=prev2->next;
        prev1->next=temp2;
        temp1->next=temp2->next;
        temp2->next=prev2;
        prev2->next=temp1;

        return head;
    }
}

Answer 1

看起来你正在努力处理极端情况，但你的代码仍然无法处理基本情况，这是因为你让它变得艰难。尝试再次分析它 - 任务是什么以及实现该任务的要求是什么。

让我来帮你：-

任务1-遍历链表找到第i个索引节点和第j个索引节点。（不需要求它们之间的距离）
任务 2 - 交换两个节点

要求 - 要交换一个节点，访问它的前一个节点。（这对你来说似乎是已知的，因为你已经在你的代码中尝试过了）

一些极端情况 -

如果 i==j 或 i>j（由您的代码管理）
如果第 i 个节点没有前一个节点（即它是链表的头部）

现在尝试分析您的代码。

供参考，请参阅下面的代码

 node *swap_nodes(node *head,int i,int j)
 {
    if(j<i)
    {
        int temp;
        temp=i;
        i=j;
        j=temp;
    }
    node *prev1=NULL,*prev2=NULL,*temp1,*temp2;
    node *swp;
    int k=0;

    if(i==j)
    {
        return head;
    }
    temp1=head;
    while(k!=i)
    {
        prev1=temp1;
        temp1=temp1->next;
        k++;
    }
    prev2=prev1;
    temp2=temp1;
    while(k!=j)
    {
        prev2=temp2;
        temp2=temp2->next;
        k++;
    }

    // critical part
    prev2->next = temp1;
    swp = temp1->next;
    temp1->next = temp2->next;
    temp2->next = swp;

    // check if prev1 exists 
    if(prev1)
        prev1->next=temp2;
    else
        head=temp2;
    return head;
 }

希望这会有所帮助。

不断提问，不断成长:)

Answer 2

在链表中交换节点的指针操纵基础很简单：

在列表中找到指向您要交换的节点的指针。这些指针之一可以是 head 指针，但至少有一个是列表中的某个 next 指针。请记住，这些是指向您正在交换的节点的指针。
交换那些指针
交换这些节点的 next 指针以恢复列表的剩余顺序。
就是这样。

要实现这一点，最简单的方法是使用指向指针的指针。这避免了必须完全携带 prev 指针，这使得算法比它需要的复杂得可怕。

你的方法很勇敢，但也很复杂。坚持上面的算法，它会变得更清楚需要什么。找到一些指向你想要交换的东西的指针，交换它们，然后交换回它们的内部 next 指针。

考虑到所有这些，算法实现如下（保留您只扫描列表一次以找到要交换的两个节点的愿望）。内嵌算法与代码匹配的评论：

node *swap_nodes(node *head, int i, int j)
{
    if (i < 0 || j < 0 || i == j)
        return head;

    // order i and j
    if (j < i)
        std::swap(i,j);

    // find the pointer pointing to i'th node.
    node **pp1 = &head;
    while (*pp1 && i-- > 0)
    {
        pp1 = &(*pp1)->next;
        --j;
    }

    // finish finding the pointer pointing to the j'th node
    node **pp2 = pp1;
    while (*pp2 && j-- > 0)
        pp2 = &(*pp2)->next;

    // if either index was out of range, at least one of these will
    //  be null, and if that's the case, no swap will happen
    if (*pp1 && *pp2)
    {
        // swap the pointers
        std::swap(*pp1, *pp2);

        // and swap *back* their next members
        std::swap((*pp1)->next, (*pp2)->next);
    }

    return head;
}

例子

如果没有一个实际的例子，这是不公平的。下面将构建一个包含十个元素的有序列表，编号为 1..10。然后它使用上面基于零索引的交换例程来交换各种元素，特别是交换头节点、尾节点和一些内部节点的东西，然后通过反转交换来撤消所有这些元素以到达我们开始的列表与.

#include <iostream>

struct node
{
    int data;
    struct node *next;

    node(int x)
        : data(x)
        , next(nullptr)
    {
    }
};

void ll_print(node const *p)
{
    while (p)
    {
        std::cout << p->data << ' ';
        p = p->next;
    }
    std::cout << '\n';
}

void ll_free(node **head)
{
    while (*head)
    {
        node *tmp = *head;
        *head = tmp->next;
        delete tmp;
    }
}

node *swap_nodes(node *head, int i, int j)
{
    if (i < 0 || j < 0 || i == j)
        return head;

    // order i and j
    if (std::min(i,j) == j)
        std::swap(i,j);

    // find the pointer pointing to i'th node.
    node **pp1 = &head;
    while (*pp1 && i-- > 0)
    {
        pp1 = &(*pp1)->next;
        --j;
    }

    // finish finding the pointer pointing to the j'th node
    node **pp2 = pp1;
    while (*pp2 && j-- > 0)
        pp2 = &(*pp2)->next;

    // if either index was out of range, at least one of these will
    //  be null, and if that's the case, no swap will happen
    if (*pp1 && *pp2)
    {
        // swap the pointers
        std::swap(*pp1, *pp2);

        // and swap *back* their next members
        std::swap((*pp1)->next, (*pp2)->next);
    }

    return head;
}

int main ()
{
    // build a forward-chained linked list of ten items

    node *head = NULL, **pp = &head;
    for (int i=1; i<=10; ++i)
    {
        *pp = new node(i);
        pp = &(*pp)->next;
    }

    // print the list
    ll_print(head);

    // swap the first and second nodes
    printf("Swapping 0,1\n");
    head = swap_nodes(head, 0, 1);
    ll_print(head);

    // swap the first and last nodes
    printf("Swapping 0,9\n");
    head = swap_nodes(head, 0, 9);
    ll_print(head);

    // swap two internal nodes
    printf("Swapping 3,6\n");
    head = swap_nodes(head, 3, 6);
    ll_print(head);
    ////////////////////////////////////////

    // this shoudl swap everything back, so it should give us
    //  what we originally had.

    // swap two internal nodes
    printf("Swapping 3,6\n");
    head = swap_nodes(head, 3, 6);
    ll_print(head);

    // swap the first and last nodes
    printf("Swapping 0,9\n");
    head = swap_nodes(head, 0, 9);
    ll_print(head);

    // swap the first and second nodes
    printf("Swapping 0,1\n");
    head = swap_nodes(head, 0, 1);
    ll_print(head);

    // release the list
    ll_free(&head);
}

输出

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 
Swapping 0,1
2 1 3 4 5 6 7 8 9 10 
Swapping 0,9
10 1 3 4 5 6 7 8 9 2 
Swapping 3,6
10 1 3 7 5 6 4 8 9 2 
Swapping 3,6
10 1 3 4 5 6 7 8 9 2 
Swapping 0,9
2 1 3 4 5 6 7 8 9 10 
Swapping 0,1
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

总结

如果您记得要尝试做的事情，您试图避免的大多数边缘情况都会消失：交换指针，而不是节点。诀窍是找到指向您要交换的节点的指针（不是它们的值；实际指针），并交换这些指针的值

Answer 3

您正在使交换逻辑变得比需要的更复杂。尝试这样的事情：

node* get_node_at(node *head, int index, node **previous = nullptr)
{
    if (previous) *previous = nullptr;

    if ((!head) || (index < 0)) return nullptr;

    node *temp = head;
    while (index > 0)
    {
        if (!temp) return nullptr;
        if (previous) *previous = temp;
        temp = temp->next;
        --index;
    }

    return temp;
}

void swap_nodes(node *&head, int i, int j)
{
    if ((!head) || (i == j)) return;

    node *previous_i, *previous_j;
    node* temp_i = get_node_at(head, i, &previous_i);
    node* temp_j = get_node_at(head, j, &previous_j);

    if (!temp_i || !temp_j)
        return;

    if (previous_i)
        previous_i->next = temp_j;

    if (previous_j)
        previous_j->next = temp_i;

    node *temp = temp_i->next;
    temp_i->next = temp_j->next;
    temp_j->next = temp;

   if (temp_i == head)
       head = temp_j;
   else if (temp_j == head)
       head = temp_i;
}

Live Demo

如何交换单链表中两个节点的位置，只修改指针？

How to swap positions of two nodes in a single-linked list, modifying only pointers?

c++

linked-list

singly-linked-list

c++11