/**
 * 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:
    // 翻轉一個子鏈表，并且返回新的頭與尾
    pair<ListNode*, ListNode*> myReverse(ListNode* head, ListNode* tail) {
        ListNode* prev = tail->next;
        ListNode* p = head;
        while (prev != tail) {
            ListNode* nex = p->next;
            p->next = prev;
            prev = p;
            p = nex;
        }
        return { tail, head };
    }

    ListNode* reverseKGroup(ListNode* head, int k) {
        // hair->next保存的是整個鏈表的頭結點
        ListNode* hair = new ListNode(0);
        hair->next = head;
        ListNode* pre = hair;

        // 循環里，head被重復作為每一組鏈表的第一個結點，tail被重復作為每一組鏈表的最后一個節點
        while (head) {
            // pre->next保存每一組鏈表的第一個節點
            ListNode* tail = pre;
            // 查看剩余部分長度是否大于等于 k
            for (int i = 0; i < k; ++i) {
                tail = tail->next;
                if (!tail) {
                    return hair->next;
                }
            }
            // nex保存每一組鏈表最后一個節點的后繼節點
            ListNode* nex = tail->next;

            pair<ListNode*, ListNode*> result = myReverse(head, tail);
            head = result.first;
            tail = result.second;
            // 這里是 C++17 的寫法
            // tie(head, tail) = myReverse(head, tail);
            // 把子鏈表重新接回原鏈表
            pre->next = head;
            tail->next = nex;
            // pre保存本組的最后一個節點，因此在下一次循環中，pre->next即為下一組的第一個節點，
            // 進而起到鏈接上下兩個組的作用
            pre = tail;
            // 當鏈表的節點個數是k的整數時，最后一次翻轉之后，tail->next為nullptr，從而跳出循環
            head = tail->next;
        }

        return hair->next;
    }
};