门 GATE-IT-2004 第52题介绍

该题是 2004年的印度招生考试 (Graduate Aptitude Test in Engineering) 的计算机科学和信息技术 (Computer Science and Information Technology) 科目中的一道原题，考察了程序员的算法和数据结构能力。

题目要求

有一条链表，我们需要按照某个特定的元素值将它划分成小于等于该值和大于该值的两部分，同时保持小于等于该值的元素在前，大于该值的元素在后，每一个部分的元素都不必按照任何特定的顺序排列。同时，我们需要考虑到链表中可能会存在多个值相等的元素，它们的相对顺序也需要保持不变。

程序员需要实现一个函数，该函数的输入是链表的头指针和一个特定的元素值，输出是按照该特定值划分后的链表的头指针。要求不得使用任何额外的存储空间。

样例

下面是一些样例数据以及它们的输出：

输入：2->8->7->1->3->5->6->4, x = 5
输出：2->1->3->4->8->7->5->6

解题思路

该题需要利用链表指针的重新连接来实现划分的目的，所以需要用到双指针技巧，同时需要注意特殊情况。

相当于要把链表所代表的数组的变成类似这个样子：[1,3,4,2,8,7,5,6]，能够得到答案。

步骤如下：

1. 遍历整个链表，找到第一个大于等于特定值的元素。
2. 从上一步找到的元素开始遍历整个链表，找到第一个小于特定值的元素。
3. 交换前面两个元素的值，并将指针移动到下一个元素位置。
4. 重复上述步骤，直到遍历到链表的末尾。

需要注意的是，如果整个链表的元素都小于等于特定值，那么要返回原链表的头指针；如果整个链表的元素都大于特定值，那么同样要返回原链表的头指针。

程序实现

下面是一份 Python3 的参考代码，可以用来实现该题所需的功能：

def partition(head, x):
    """
    :type head: ListNode
    :type x: int
    :rtype: ListNode
    """
    if head is None or head.next is None:
        return head
    left_dummy = ListNode(0)
    right_dummy = ListNode(0)
    left_head, right_head = left_dummy, right_dummy

    while head is not None:
        if head.val < x:
            left_head.next = head
            left_head = left_head.next
        else:
            right_head.next = head
            right_head = right_head.next
        head = head.next

    right_head.next = None
    left_head.next = right_dummy.next

    return left_dummy.next

其中，ListNode 是一个链表节点的定义，其伪代码如下：

class ListNode:
    def __init__(self, x):
        self.val = x
        self.next = None

总结

本题需要掌握的技巧相对简单，主要是链表上的双指针技巧，以及链表节点指针的重新连接方式。但还需要注意一些特殊情况，例如链表头指针为空或者只有一个节点等。掌握这些技巧可以让程序员更好地理解并解决链表相关的问题。