链表反转的实现(递归反转链表,非递归反转链表)

本文介绍了一种在不创建新链表的情况下反转单向链表的方法。提供了两种实现方式:递归方法和非递归方法,并附带了完整的C语言代码示例。
不产生新的链表,请写一段函数将一个单向链表反转顺序:

#include <stdio.h>

#include <stdlib.h>

struct Node     //创建一个结构体,存放值和指向下一个结点的指针
{
int value;
struct Node *next;
};

typedef struct Node ListNode;


ListNode *CreateList(int n)    //创建链表,通过输入链表的长度来创建
{
ListNode *head = NULL;
ListNode *pre = NULL;
ListNode *cur = NULL;
head = (ListNode *)malloc(sizeof(ListNode));  //为头结点分配空间,不存放任何数据
head->value = 0;
head->next = NULL;
pre = head;      //定义的临时结点指向头结点
int i;
for(i = 1;i <= n;i ++)
{
cur = (ListNode *)malloc(sizeof(ListNode));     //为当前需要创建的结点分配内存空间
printf("Please input the %d value:",i );
scanf("%d",&cur->value);
pre->next = cur;     //将当前创建的结点与链表的最后结点相连接
pre = cur;     //移动临时指针,指向最后一个创建的结点的位置
}
cur->next = NULL;   //创建完成后,将最后一个结点的next指针置空
return head;         //返回这个链表的表头

}


void PrintList(ListNode *head)    //打印这个链表中的数据,注意打印的时候是跳过了头结点的,头结点不存放数据
{
ListNode *p = NULL;
p = head->next;     //临时的指针指向头结点的下一个结点,这个结点中存放的才是第一条数据信息
while(p != NULL)   //循环读取,结点为空时跳出
{
printf("%d  ",p->value );
p = p->next;    //没读完一次,就将指针指向下一个结点
}
printf("\n");

}


ListNode *reverse(ListNode **head,ListNode *p)     //反转链表,两个参数,因为要修改头指针地址,所以传递二级指 针,第二个参数就是指向原来链表中实际存放值的结点的位置
{
if(p->next == NULL)      
{
*head = p;      //更改原来的头结点的地址,将最后一个节点的地址赋给头结点
return p;     //返回最后一个结点的指针
}
reverse(head,p->next)->next=p;     //递归调用,递归到最后一个结点,将最后一个节点作为头结点,它的下一个结点就是最后一个结点递归的上一个结点
p->next = NULL;            //递归到原来链表的第一个结点之后,将它的下一个结点置空
return p;         //返回这个链表

}


ListNode *reverse2(ListNode *head)
{
ListNode *reverse_head = NULL;    //用于存放反转后链表的表头
ListNode *pre = NULL;     //指向当前结点的前一个结点的指针
ListNode *cur = head;       //指向当前结点的指针
ListNode *pnext = NULL;      //指向当前结点的后一个指针

while(cur != NULL)     //如果当前结点不为空
{
pnext = cur->next;      //pnext存放当前结点的下一个结点的地址
if(pnext == NULL)      //如果下一个结点为空,直接将当前结点当做反转链表的表头
reverse_head = cur;

cur->next = pre;   //将当前结点与前一个结点反向相连
pre = cur;        //pre存放当前结点的地址
cur = pnext;     //cur存放下一个结点的地址
}
return reverse_head;

}


int main(void)
{
ListNode *head = NULL;
int number = 0;
printf("Please input the number of the node:");
scanf("%d",&number);
head = CreateList(number);
printf("before:\n");
PrintList(head);

printf("after:\n");


/*递归调用*/

reverse(&head->next,head->next);     

//因为在创建链表时,头结点没存放数据,所以实际反转时要从头结点的下一个结点开始反转,否则打印的时候会缺少最后一个结点的值


/*非递归调用*/

head->next = reverse2(head->next);    

//传递参数时的思想和递归传递一样,将处理结果返回的指针赋值给head->next,因为head是空结点,不存放数据


PrintList(head);
return 0;

}




<think>嗯,用户让我用C++实现反转链表,而且不准用递归,还要每行注释。首先,我得回忆一下反转链表的常见方法。通常有两种方法:递归和迭代。用户明确要求不准递归,所以必须用迭代的方式。 那我得先考虑链表的结构。链表节点一般有数据域和指向下一个节点的指针。所以,定义一个结构体或者类,比如struct ListNode,里面包含int val和ListNode* next。 接下来,反转链表的迭代方法思路是什么呢?通常是用三个指针:prev、current和next。从头节点开始,逐个反转指针方向。具体步骤是,保存当前节点的下一个节点,然后将当前节点的next指向前一个节点,接着移动prev和current指针,直到遍历完整个链表。 不过,我得确保代码的正确性。比如,初始时prev应该是nullptr,current指向头节点。然后循环中,每次保存current的next,将current的next指向prev,然后prev和current分别向前移动。这样循环直到current为空,此时prev就是新的头节点。 然后要考虑特殊情况,比如链表为空或者只有一个节点的情况,这时候直接返回头节点就可以了。 现在需要把这些步骤转化为代码,并且每一行都要有注释。注释要解释清楚每个步骤的作用。比如,定义三个指针,然后循环中的每一步操作。 比如,初始化prev为nullptr,current为head。然后进入循环,条件是current不为空。在循环内部,首先保存next节点,然后反转current的next指向,接着移动prev和current指针。 然后测试一下这个过程是否正确。比如,假设链表是1->2->3->4->nullptr,反转后应该是4->3->2->1->nullptr。按照这个步骤,每一步的指针变化是否正确。 可能需要注意的地方是在反转指针后,原来的next节点会被改变,所以必须先保存next节点,然后再操作current的next。 另外,函数返回的是prev,因为当current为空时,prev就是最后一个节点,也就是新的头节点。 最后,确保代码的语法正确,比如使用正确的指针操作,结构体的定义是否正确,函数参数是否为ListNode*类型。 现在把这些思路整理成代码,每行加上注释,解释每个变量的作用和操作的目的。这样用户看了之后能够清楚每一步在做什么,理解反转链表的过程。</think>```cpp /** * 单链表节点定义 * struct ListNode { * int val; // 节点存储的值 * ListNode *next; // 指向下一个节点的指针 * ListNode(int x) : val(x), next(nullptr) {} * }; */ ListNode* reverseList(ListNode* head) { // 初始化三个指针:前驱节点指针、当前节点指针、临时保存指针 ListNode* prev = nullptr; // 前驱节点初始化为空(反转后的链表尾) ListNode* curr = head; // 当前节点从头节点开始遍历 ListNode* next = nullptr; // 临时保存下一个节点的指针 // 遍历链表直到当前节点为空(到达原链表尾部) while (curr != nullptr) { next = curr->next; // 保存当前节点的下一个节点,防止断链 curr->next = prev; // 反转指针方向:当前节点指向前驱节点 // 移动双指针:前驱节点前进到当前节点位置 prev = curr; // 当前节点前进到原链表的下一个节点位置 curr = next; } // 循环结束时prev指向原链表的最后一个节点,即反转后的新头节点 return prev; } ``` 关键步骤解析: 1. **三指针初始化**: - `prev` 初始化为空,表示反转链表的尾部 - `curr` 从头节点开始遍历 - `next` 临时保存`curr->next`,防止修改指针导致断链 2. **循环操作**: - 每次循环处理一个节点的指针反转 - 先保存`curr->next`(原链表顺序的下一个节点) - 反转当前节点指针方向,使其指向前驱节点 - 双指针同步向前移动,准备处理下一个节点 3. **终止条件**: - 当`curr`为空时,说明已处理完所有节点 - 此时`prev`指向原链表的最后一个节点,即新链表的头节点 时间复杂度:$O(n)$,空间复杂度:$O(1)$,满足非递归要求,且只使用固定数量的额外空间
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