分隔链表

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题目描述

给你一个头结点为 head 的单链表和一个整数 k ，请你设计一个算法将链表分隔为 k 个连续的部分。

每部分的长度应该尽可能的相等：任意两部分的长度差距不能超过 1 。这可能会导致有些部分为 null 。

这 k 个部分应该按照在链表中出现的顺序排列，并且排在前面的部分的长度应该大于或等于排在后面的长度。

返回一个由上述 k 部分组成的数组。

示例 1：

输入：head = [1,2,3], k = 5
输出：[[1],[2],[3],[],[]]
解释：
第一个元素 output[0] 为 output[0].val = 1 ，output[0].next = null 。
最后一个元素 output[4] 为 null ，但它作为 ListNode 的字符串表示是 [] 。

示例 2：

输入：head = [1,2,3,4,5,6,7,8,9,10], k = 3
输出：[[1,2,3,4],[5,6,7],[8,9,10]]
解释：
输入被分成了几个连续的部分，并且每部分的长度相差不超过 1 。前面部分的长度大于等于后面部分的长度。

提示：

链表中节点的数目在范围 [0, 1000]
0 <= Node.val <= 1000
1 <= k <= 50

代码结果

运行时间: 52 ms, 内存: 15.4 MB

/*
 * 思路：
 * 1. 将链表节点收集到一个列表中。
 * 2. 计算每部分的基本长度，以及需要加一个节点的部分数量。
 * 3. 使用Stream API将列表分割成若干部分。
 */

import java.util.*;
import java.util.stream.*;

class ListNode {
    int val;
    ListNode next;
    ListNode(int x) { val = x; }
}

public class Solution {
    public ListNode[] splitListToParts(ListNode root, int k) {
        List<ListNode> nodes = new ArrayList<>();
        while (root != null) {
            nodes.add(root);
            root = root.next;
        }
        int length = nodes.size();
        int baseSize = length / k;
        int extraNodes = length % k;

        List<ListNode[]> parts = IntStream.range(0, k).mapToObj(i -> {
            int size = baseSize + (i < extraNodes ? 1 : 0);
            ListNode[] part = new ListNode[size];
            for (int j = 0; j < size; j++) {
                part[j] = nodes.isEmpty() ? null : nodes.remove(0);
                if (j > 0 && part[j] != null) part[j-1].next = part[j];
            }
            if (part.length > 0 && part[part.length - 1] != null) part[part.length - 1].next = null;
            return part;
        }).toArray(ListNode[][]::new);

        return Arrays.stream(parts).map(part -> part[0]).toArray(ListNode[]::new);
    }
}

解释

方法:

此题解的思路是先计算链表的总长度，然后根据总长度和要分隔的部分数k，计算每部分的长度。具体来说： 1. 用总长度整除k得到每部分的基本长度a 2. 用总长度对k取余得到多出来的节点数b 3. 将多出的b个节点平均分配到前b个部分，使得前b个部分的长度都是a+1 4. 从头节点开始，根据每部分的长度切割链表，得到k个部分 5. 将切割后的k个部分存入结果数组中返回

时间复杂度:

O(n+k)

空间复杂度:

O(k)

代码细节讲解

🦆

在计算每部分长度时，为何选择将额外的节点数b平均分配到前b个部分，这样的设计有什么特定的优势吗？

▷

将额外的节点数b平均分配到前b个部分可以确保各部分长度尽可能均匀，从而使得各部分长度之间的差异最小。这种方法可以保持链表分割后的均衡性，避免某些部分过长或过短，从而使得处理或存储分割后的链表更加高效和方便。此外，这也有助于在一些应用场景中，如并行处理或负载均衡，确保各部分工作量尽量相等。

🦆

如果链表的总长度小于k，在返回结果中包含多个null的部分，这是否意味着在算法中还需要特别处理长度为0的情况？

▷

是的，当链表的总长度小于k时，确实需要处理长度为0的部分。在题解中通过初始化结果数组cut_count_arr的每个元素为基本长度a，并在计算多出的节点数b后，对前b个部分适当增加长度。如果总长度小于k，基本长度a将为0，且多余的部分将直接为null。这意味着算法需要正确处理这些情况，确保即使是长度为0的部分也能返回一个null值，这样在结果数组中对应的位置会有一个明确的null值，表示该部分是空的。

🦆

函数`cut`在处理切割链表时，如果n等于1，那么p在移动n-1步后是否会直接指向null，这种情况下如何正确处理链表的切割？

▷

当n等于1时，p在移动n-1步后确实是不移动，即p仍然指向当前节点。在这种情况下，切割后的链表头节点是p本身，而切割点的下一个节点remain将成为下一部分的头节点。函数cut将p的next指向null，从而切断当前部分与其余链表的连接。这样，当前部分只包含一个节点p，而链表的其余部分从p的原来下一个节点开始。因此，即使n为1，函数cut仍然能够正确地处理链表的切割。

🦆

算法在切割链表时对于每个部分使用了循环来找到切割点，这是否意味着每次切割都需要从头开始遍历到当前切割点？如果是，这对性能有何影响？

▷

题解中的算法并不需要从链表头部开始重新遍历到当前切割点。每次切割使用函数cut时，都是以当前部分的头节点cur开始，然后根据该部分的长度移动到切割点。因此，每次切割是从上次切割结束的节点开始，而不是整个链表的头部开始。这种方法有效地减少了不必要的遍历，提高了效率。虽然每个部分都需要一次遍历来确定切割点，但总的遍历次数等于链表的长度，所以整体时间复杂度为O(n)。

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解释

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