力扣206. 【反转链表】的三种实现方式:头插法,迭代法,递归法(附带Java实现和讲解视频链接)

本文详细解析如何使用头插法和递归算法实现链表反转,包括基本概念、步骤演示和递归终止条件。通过实例代码,助你理解这两种技术在链表操作中的应用。

题目描述

给你单链表的头节点 head ,请你反转链表,并返回反转后的链表。
在这里插入图片描述

头插法实现

对链表有了解的小伙伴应该对头插法建立单链表的方法有所了解,头插法的特征是,建立好的单链表的顺序和我们输入节点的顺序是相反的,按这个特种,我们就可以借助头插法对链表进行逆置

public ListNode reverseList(ListNode head) {
        ListNode ans = null;
        //遍历链表,并用头插法完成逆置
        for (ListNode current = head; current != null; current = current.next) {
            ans = new ListNode(current.val, ans);
        }
        return ans;
    }

迭代与递归的预备知识

递归(recursion):递归常被用来描述以自相似方法重复事物的过程,在数学和计算机科学中,指的是在函数定义中使用函数自身的方法。(A调用A)

迭代(iteration):重复反馈过程的活动,每一次迭代的结果会作为下一次迭代的初始值。(A重复调用B)

递归是一个树结构,从字面可以其理解为重复“递推”和“回归”的过程,当“递推”到达底部时就会开始“回归”,其过程相当于树的深度优先遍历。

迭代是一个环结构,从初始状态开始,每次迭代都遍历这个环,并更新状态,多次迭代直到到达结束状态。

理论上递归和迭代时间复杂度方面是一样的,但实际应用中(函数调用和函数调用堆栈的开销)递归比迭代效率要低。
在这里插入图片描述
递归有一个很明显的 “递” 和 “归” 的过程。
递:是将整个问题拆分成子问题的过程
归:是将整个问题拆分到不能再分的时候,将子问题处理后再返回的过程。
迭代更像一个循环的过程。每一次循环都在上一次循环得出的结果上继续运算。

迭代的实现

思路是逐个反转结点之间的指针方向,并把指针pre和curr不断后移
在这里插入图片描述
代码如下

public ListNode reverseList(ListNode head) {
        ListNode pre = null;
        ListNode current = head;
        while (current != null) {
            ListNode next = current.next;
            current.next = pre;
            pre = current;
            current = next;
        }
        return pre;
    }

最终结果
在这里插入图片描述

递归的实现

首先明确为什么可以用递归。贴出解决该问题的流程图。
满足图中三个条件即可使用递归。另外单链表本身具有一定的递归性质
在这里插入图片描述
在递归方法中,必须要明确退出递归的条件。由于递归本身是方法调用自己,因此就可以看作是一个方法的循环。不难想到,这个退出递归的条件也就是递归的基本情形,在方法中写明即可。一般采用if判断语句跳出递归。

public ListNode reverseList(ListNode head) {
        //递归终止条件
        if (head == null || head.next == null) {
            return head;
        }
        //递归中的 递 ————拆分子问题
        ListNode p = reverseList(head.next);
        //递归中的 归 ————解决每个子问题(需要做的事情,做完才能 “归” )
        head.next.next = head;
        head.next = null;
        return p;
    }

参考资料

递归和迭代解法的讲解视频链接如下。
https://leetcode-cn.com/problems/reverse-linked-list/solution/shi-pin-jiang-jie-die-dai-he-di-gui-hen-hswxy/

<think>嗯,用户问的是如何用Java实现反转单向链表。首先,我得回忆一下反转链表的基本思路。通常有两种方,迭代递归。用户可能需要具体的示例代码,所以我得确保两种方都涵盖。 首先,迭代法。我记得需要用三个指针:前驱节点、当前节点下一个节点。遍历链表的时候,把当前节点的next指向前驱,然后三个指针依次后移。比如,初始时前驱是null,当前是头节点,然后循环直到当前节点为空。每一步都保存下一个节点,反转当前节点的指针,然后移动前驱当前节点。这样最后前驱就是新的头节点了。 然后,递归递归的话,需要从最后一个节点开始反转递归链表的末尾,然后逐层返回,把当前节点的下一个节点的next指向自己,同时自己的next设为null。不过要注意递归的终止条件,也就是当当前节点或当前节点的next为空时返回。这种方可能比较简洁,但空间复杂度是O(n)因为递归栈的深度。 接下来,我需要参考用户提供的引用内容。查看引用[2]、[3]、[4],里面提到了反转链表实现,特别是头插法头插法应该就是迭代法的一种,每次将节点插入到新链表的头部。比如,遍历原链表,取出每个节点,插入到新链表的头部,这样最后新链表就是反转后的。 用户可能需要具体的代码示例。根据引用中的Java代码,比如引用[3]的遍历方引用[4]的头插法,我需要整合这些内容,写出正确的迭代递归代码。同时确保代码语正确,比如节点的定义,是否有头节点等。 还需要注意代码的注释,让用户容易理解每一步的作用。比如,在迭代法中,每一步保存next节点,反转指针,然后移动指针。递归则需要解释递归到末尾,然后逐层反转。 另外,用户可能关心时间复杂度空间复杂度。迭代法是O(n)时间O(1)空间,递归是O(n)时间O(n)空间。需要指出这两种的区别,帮助用户根据情况选择方。 最后,确保回答结构清晰,先讲思路,再给出代码,然后分析复杂度。可能还需要相关问题,比如如何测试反转后的链表,或者如何处理有环链表的情况,但根据用户提供的引用,可能更关注基础实现,所以相关问题可以围绕优化、应用场景、复杂度展开。</think>### 如何用Java实现反转单向链表 反转单向链表是数据结构中的常见操作,核心思路是通过调整节点指针方向实现逆序。以下是两种实现及示例代码: --- #### 方1:迭代法头插法) **实现步骤**: 1. 定义三个指针:前驱节点$pre$(初始为`null`)、当前节点$cur$(初始为头节点`head`)、下一个节点$next$ 2. 遍历链表,每次将$cur.next$指向$pre$ 3. 更新指针位置:$pre$移动到$cur$,$cur$移动到$next$ 4. 当$cur$遍历到末尾时,$pre$即为新链表的头节点 **代码实现**: ```java public class ListNode { int val; ListNode next; ListNode(int x) { val = x; } } public ListNode reverseList(ListNode head) { ListNode pre = null; ListNode cur = head; while (cur != null) { ListNode next = cur.next; // 保存下一个节点[^3] cur.next = pre; // 反转指针 pre = cur; // pre后移 cur = next; // cur后移 } return pre; // 新头节点 } ``` --- #### 方2:递归 **实现步骤**: 1. 递归链表末尾,返回新的头节点 2. 每次递归中将当前节点的下一个节点的`next`指向自身 3. 清除当前节点的`next`指针以避免循环 **代码实现**: ```java public ListNode reverseListRecursive(ListNode head) { if (head == null || head.next == null) { return head; // 终止条件:空链表或尾节点[^4] } ListNode newHead = reverseListRecursive(head.next); head.next.next = head; // 反转指针方向 head.next = null; // 断开原指针 return newHead; } ``` --- #### 复杂度对比 | 方 | 时间复杂度 | 空间复杂度 | 适用场景 | |---------|------------|------------|------------------------| | 迭代法 | $O(n)$ | $O(1)$ | 内存敏感场景 | | 递归 | $O(n)$ | $O(n)$ | 代码简洁性要求高的场景 | ---
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