연결 리스트(linked list)가 하나 주어져 있다고 가정해 보겠습니다. 이 문제의 목표는 인접한 두 노드씩 짝지어 서로 교환(swap)한 뒤, 새로운 헤드(head)를 반환하는 것입니다. 여기서 중요한 제약 조건은 노드에 저장된 값 자체는 수정할 수 없고, 오직 노드 사이의 연결(포인터)만 변경할 수 있다는 점입니다.
예를 들어 리스트가 [1, 2, 3, 4]라면, 두 노드씩 교환한 결과는 [2, 1, 4, 3]이 됩니다.
해결 접근 방식
이 문제는 더미(dummy) 노드를 활용하면 깔끔하게 해결할 수 있습니다. 더미 노드는 실제 데이터를 담지 않지만, 첫 번째 쌍을 교환할 때 헤드 포인터 자체가 바뀌는 특수한 상황을 별도 처리 없이 일반화된 코드로 다룰 수 있게 도와줍니다. 구체적인 알고리즘은 다음과 같습니다.
- 헤드가 존재하지 않으면(빈 리스트), 그대로 헤드를 반환합니다.
first를 헤드로,second를 헤드의 다음 노드로 지정하고, 값이 -1인 새로운 더미 노드를 생성합니다.- 더미 노드의 다음을
first로 연결하고,prev를 더미 노드로 초기화합니다. second가 NULL이 아닌 동안 아래 과정을 반복합니다.temp에second의 다음 노드를 임시 저장합니다.first의 다음을second의 다음 노드로 변경합니다.second의 다음을first로 변경하여 두 노드의 순서를 뒤바꿉니다.prev의 다음을second로 연결해 앞부분과 새롭게 잇습니다.prev를first로 갱신합니다(교환 후 뒤쪽 노드가 다음 쌍의 기준 노드가 됩니다).temp가 NULL이 아니면first를temp로,second를temp의 다음 노드로 이동시키고, 그렇지 않으면 반복을 종료합니다.
- 모든 교환이 끝나면 더미 노드의 다음 노드를 반환합니다. 이것이 곧 새로운 헤드입니다.
시간 및 공간 복잡도
리스트를 한 번만 순회하므로 시간 복잡도는 O(n)이며, 추가 노드를 만들지 않고 포인터 몇 개만 사용하므로 공간 복잡도는 O(1)입니다.
C++ 구현 예제
#include <bits/stdc++.h>
using namespace std;
class ListNode{
public:
int val;
ListNode *next;
ListNode(int data){
val = data;
next = NULL;
}
};
ListNode *make_list(vector<int> v){
ListNode *head = new ListNode(v[0]);
for(int i = 1; i<v.size(); i++){
ListNode *ptr = head;
while(ptr->next != NULL){
ptr = ptr->next;
}
ptr->next = new ListNode(v[i]);
}
return head;
}
void print_list(ListNode *head){
ListNode *ptr = head;
cout << "[";
while(ptr->next){
cout << ptr->val << ", ";
ptr = ptr->next;
}
cout << "]" << endl;
}
class Solution {
public:
ListNode* swapPairs(ListNode* head) {
if(!head)return head;
ListNode* first= head;
ListNode* second = head->next;
ListNode* dummy = new ListNode(-1);
dummy->next = first;
ListNode* prev = dummy;
while(second){
ListNode* temp = second->next;
first->next = second->next;
second->next = first;
prev->next = second;
prev = first;
if(temp){
first = temp;
second = temp ->next;
}
else break;
}
return dummy->next;
}
};
main(){
Solution ob;
vector<int> v = {1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15};
ListNode *head = make_list(v);
print_list(ob.swapPairs(head));
}
입력
{1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15}
출력
[2, 1, 4, 3, 6, 5, 8, 7, 10, 9, 12, 11, 14, 13]