86. Partition List

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題意

要求將一個鏈結串列重新排列：

• 使所有小於特定值 x 的節點都出現在大於或等於 x 的節點之前。
• 分區操作應保持兩個分段中每個節點原始的相對位置（即保持原始順序）。

限制

• 鏈結串列中的節點數量在範圍 [0, 200] 內。
• -100 <= Node.val <= 100
• -200 <= x <= 200

解題思路

為了解決這個問題，我們可以：

• 創建兩個虛擬節點（dummy nodes），分別代表：
  • 所有小於 x 的節點的鏈結串列。
  • 所有大於或等於 x 的節點的鏈結串列。
• 遍歷原始鏈結串列，根據節點的值將它們分配到上述兩個新的鏈結串列中。
• 連接兩個鏈結串列，使小於 x 的節點位於前面，大於或等於 x 的節點位於後面。
• 注意：為了避免形成環狀鏈結串列，我們需要將大於或等於 x 的鏈結串列的末尾節點的 next 指標設為 nullptr。

程式碼

/**
 * Definition for singly-linked list.
 * 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) {}
 * };
 */
class Solution {
public:
    ListNode* partition(ListNode* head, int x) {
        // 創建兩個虛擬節點，一個用於存放小於 x 的節點，另一個用於存放大於等於 x 的節點
        auto lowerDummy = new ListNode();
        auto lower = lowerDummy;
        auto greaterDummy = new ListNode();
        auto greater = greaterDummy;

        // 遍歷鏈表，根據節點值分配到兩個新鏈表
        while (head) {
            if (head->val < x) {
                lower->next = head;
                lower = lower->next;
            } else {
                greater->next = head;
                greater = greater->next;
            }
            head = head->next;
        }

        // 斷開大於等於 x 的鏈表的末尾，避免循環引用
        greater->next = nullptr;
        // 連接兩個鏈表
        lower->next = greaterDummy->next;

        // 返回重新排列後的鏈表頭節點
        return lowerDummy->next;
    }
};

時間與空間複雜度分析

• 時間複雜度：O(N)，其中 N 是鏈結串列的節點數量。
  • 分析：我們只需要遍歷一次原始鏈結串列，每個節點只被訪問一次，因此時間複雜度為線性。
• 空間複雜度：O(1)。
  • 分析：我們使用了固定數量的額外指標（如 lowerDummy、lower、greaterDummy、greater），沒有使用與輸入大小相關的額外空間，因此空間複雜度為常數級別。