C++算法练习-day8——206.反转链表

题目来源：. - 力扣（LeetCode）

题目思路分析

反转单链表是一个常见的算法问题，其目标是将链表的节点顺序逆转。例如，给定链表 1->2->3->4->5，反转后应得到 5->4->3->2->1。

解决此问题的核心在于迭代地改变链表中每个节点的next指针指向，使其指向前一个节点，而非后一个。具体步骤如下：

1. 初始化：设定一个空指针res作为新链表的头部（初始为NULL，代表反转链表的尾部）。
2. 迭代：遍历原链表，每次迭代执行以下操作：
   • 记录当前节点的下一个节点pos，以便在修改当前节点的next指针后仍能继续遍历。
   • 将当前节点的next指针指向res，即反转其指向。
   • 将res更新为当前节点，此时res代表反转链表的新头部（原链表的尾部向头部遍历）。
   • 将head更新为pos，继续遍历原链表的下一个节点。
3. 返回：当原链表遍历完成后，res即为反转后的链表头部。

代码实现与注解

实例：

// 单链表节点的定义  
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:  
    ListNode* reverseList(ListNode* head) {  
        ListNode* res = NULL; // 初始化反转链表的尾部为NULL  
        while (head != NULL) { // 遍历原链表  
            ListNode* pos = head->next; // 记录当前节点的下一个节点  
            head->next = res; // 反转当前节点的next指针  
            res = head; // 更新反转链表的尾部（新头部）  
            head = pos; // 继续遍历下一个节点  
        }  
        return res; // 返回反转后的链表头部  
    }  
};

主函数部分： 

#include <iostream>  
  
// 辅助函数：打印链表  
void printList(ListNode* head) {  
    while (head != NULL) {  
        std::cout << head->val << " ";  
        head = head->next;  
    }  
    std::cout << std::endl;  
}  
  
int main() {  
    // 创建链表 1->2->3->4->5  
    ListNode* head = new ListNode(1);  
    head->next = new ListNode(2);  
    head->next->next = new ListNode(3);  
    head->next->next->next = new ListNode(4);  
    head->next->next->next->next = new ListNode(5);  
  
    Solution sol;  
    // 反转链表  
    ListNode* reversedHead = sol.reverseList(head);  
  
    // 打印反转后的链表 5->4->3->2->1  
    printList(reversedHead);  
  
    // 释放链表内存（略，实际使用中应释放以避免内存泄漏）  
  
    return 0;  
}

知识点摘要

1. 单链表：一种链式数据结构，由一系列节点组成，每个节点包含数据部分和一个指向下一个节点的指针。
2. 指针操作：通过修改指针指向，实现链表节点的重新连接。
3. 迭代：使用循环遍历链表，逐一处理每个节点。
4. 算法效率：本算法的时间复杂度为O(n)，空间复杂度为O(1)，其中n为链表长度。这是因为算法只需遍历链表一次，且无需额外空间存储数据。

通过实现反转单链表算法，我们加深了对链表操作的理解，并学会了如何在实际编程中运用这些技巧。