反转链表(C++)

问题描述

给定一个单链表的头结点pHead(该头节点是有值的，比如在下图，它的val是1)，长度为n，反转该链表后，返回新链表的表头。

数据范围： 0≤n≤10000≤n≤1000

要求：空间复杂度 O(1)O(1) ，时间复杂度 O(n)O(n) 。

如当输入链表{1,2,3}时，

经反转后，原链表变为{3,2,1}，所以对应的输出为{3,2,1}。

以上转换过程如下图所示：

示例1

输入：

{1,2,3}

返回值：

{3,2,1}

示例2

输入：

{}

返回值：

{}

说明：

空链表则输出空    

代码实现

    ListNode* ReverseList(ListNode* head) {
        ListNode* res=nullptr;  
        if(head==nullptr)
        {
            return nullptr;
        }
        else {
            while(head){
                ListNode* hd=(ListNode*)malloc(sizeof(ListNode));
                hd->val=head->val;
                hd->next=res;
                res=hd;
                head=head->next;
            }
        }
        return res;
        // write code here
    }

代码解析

1. 初始化

        首先定义一个新的指针 res，它将作为反转后链表的头节点。此时 res 被初始化为 nullptr，意味着反转后的链表为空。

ListNode* res = nullptr;

2. 边界条件判断

        如果输入的链表头指针 head 为 nullptr，即链表为空，我们直接返回 nullptr，无需做任何操作。

if (head == nullptr)
{ 
    return nullptr; 
}

3. 遍历链表

        使用 while (head) 来遍历整个链表。在每次循环中，我们首先通过 malloc 动态分配一个新的 ListNode，并将当前节点的值复制到新节点中。

ListNode* hd = (ListNode*)malloc(sizeof(ListNode)); 
hd->val = head->val; // 复制当前节点的值

4. 反转指针

        将新创建的节点的 next 指针指向目前结果链表的头节点 res，然后更新 res 为当前新节点 hd，从而将新节点加入到反转链表的最前面。

hd->next = res; 
res = hd;

5. 移动到下一个节点

        将 head 移动到链表中的下一个节点，以继续遍历链表。

head = head->next;

6. 返回结果

        遍历完成后，res 即为反转后的链表头节点，我们将其返回。

return res;

总结

本文实现了单链表反转的基本方法，逻辑清晰且易于实现，时间复杂度为 O(n)O(n)O(n)。实际应用中，可根据需求选择优化方式以适应不同场景。