代码随想录--链表--反转链表

题目

题意:反转一个单链表。

示例: 输入: 1->2->3->4->5->NULL 输出: 5->4->3->2->1->NULL

思路

如果再定义一个新的链表,实现链表元素的反转,其实这是对内存空间的浪费。

其实只需要改变链表的next指针的指向,直接将链表反转 ,而不用重新定义一个新的链表,如图所示:
在这里插入图片描述之前链表的头节点是元素1, 反转之后头结点就是元素5 ,这里并没有添加或者删除节点,仅仅是改变next指针的方向。

那么接下来看一看是如何反转的呢?

我们拿有示例中的链表来举例,如动画所示:(纠正:动画应该是先移动pre,在移动cur)
在这里插入图片描述首先定义一个cur指针,指向头结点,再定义一个pre指针,初始化为null。

然后就要开始反转了,首先要把 cur->next 节点用tmp指针保存一下,也就是保存一下这个节点。

为什么要保存一下这个节点呢,因为接下来要改变 cur->next 的指向了,将cur->next 指向pre ,此时已经反转了第一个节点了。

接下来,就是循环走如下代码逻辑了,继续移动pre和cur指针。

最后,cur 指针已经指向了null,循环结束,链表也反转完毕了。 此时我们return pre指针就可以了,pre指针就指向了新的头结点。

双指针法

class Solution {
public:
ListNode* reverseList(ListNode* head) {
ListNode* temp; // 保存cur的下一个节点
ListNode* cur = head;
ListNode* pre = NULL;
while(cur) {
temp = cur->next; // 保存一下 cur的下一个节点,因为接下来要改变cur->next
cur->next = pre; // 翻转操作
// 更新pre 和 cur指针
pre = cur;
cur = temp;
}
return pre;
}
};
时间复杂度: O(n)
空间复杂度: O(1)

递归法

递归法相对抽象一些,但是其实和双指针法是一样的逻辑,同样是当cur为空的时候循环结束,不断将cur指向pre的过程。

关键是初始化的地方,可能有的同学会不理解, 可以看到双指针法中初始化 cur = head,pre = NULL,在递归法中可以从如下代码看出初始化的逻辑也是一样的,只不过写法变了。

具体可以看代码(已经详细注释),双指针法写出来之后,理解如下递归写法就不难了,代码逻辑都是一样的。
class Solution {
public:
ListNode* reverse(ListNode* pre,ListNode* cur){
if(cur == NULL) return pre;
ListNode* temp = cur->next;
cur->next = pre;
// 可以和双指针法的代码进行对比,如下递归的写法,其实就是做了这两步
// pre = cur;
// cur = temp;
return reverse(cur,temp);
}
ListNode* reverseList(ListNode* head) {
// 和双指针法初始化是一样的逻辑
// ListNode* cur = head;
// ListNode* pre = NULL;
return reverse(NULL, head);
}

};

时间复杂度: O(n), 要递归处理链表的每个节点
空间复杂度: O(n), 递归调用了 n 层栈空间

我们可以发现,上面的递归写法和双指针法实质上都是从前往后翻转指针指向,其实还有另外一种与双指针法不同思路的递归写法:从后往前翻转指针指向。

具体代码如下(带详细注释):
class Solution {
public:
ListNode* reverseList(ListNode* head) {
// 边缘条件判断
if(head == NULL) return NULL;
if (head->next == NULL) return head;

    // 递归调用,翻转第二个节点开始往后的链表ListNode *last = reverseList(head->next);// 翻转头节点与第二个节点的指向head->next->next = head;// 此时的 head 节点为尾节点,next 需要指向 NULLhead->next = NULL;return last;
}

};

时间复杂度: O(n)
空间复杂度: O(n)

Java

// 双指针
class Solution {
public ListNode reverseList(ListNode head) {
ListNode prev = null;
ListNode cur = head;
ListNode temp = null;
while (cur != null) {
temp = cur.next;// 保存下一个节点
cur.next = prev;
prev = cur;
cur = temp;
}
return prev;
}
}

// 递归
class Solution {
public ListNode reverseList(ListNode head) {
return reverse(null, head);
}

private ListNode reverse(ListNode prev, ListNode cur) {if (cur == null) {return prev;}ListNode temp = null;temp = cur.next;// 先保存下一个节点cur.next = prev;// 反转// 更新prev、cur位置// prev = cur;// cur = temp;return reverse(cur, temp);
}

}

// 从后向前递归
class Solution {
ListNode reverseList(ListNode head) {
// 边缘条件判断
if(head == null) return null;
if (head.next == null) return head;

    // 递归调用,翻转第二个节点开始往后的链表ListNode last = reverseList(head.next);// 翻转头节点与第二个节点的指向head.next.next = head;// 此时的 head 节点为尾节点,next 需要指向 NULLhead.next = null;return last;
} 

}

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