1.链表反转

本文介绍了如何使用迭代和递归两种方法实现链表反转,通过实例演示了前后标记和递归遍历的技巧,对比了它们的优缺点。

题目:输入节点1,输出反转后的节点。

在这里插入图片描述

链表特性:必须根据指针(next)找到下一个元素

方法一:迭代

  • 要解决的问题: 5是不知道前面是4,4不知道前面是3。。。所以我们需要增加一个前置标记,prev。这样一来,5就知道前面是4,将4变为5的下个节点,其余同理。

代码:

public class ReverseList {
    @Data
    static class ListNode {
        int val;
        ListNode next;

        public ListNode(int val, ListNode next) {
            this.val = val;
            this.next = next;
        }
    }

    public static ListNode iterate(ListNode head) {
        //定义前置节点,当前节点,下个节点
        ListNode prev = null, curr, next;
        curr = head;
        while (curr != null) {
            //备份下个节点
            next = curr.next;
            //将当前节点的下个节点,设置为前置节点 ( 即变为 1 next null , 2 next 1。。)
            curr.next = prev;
            //将前置节点,设置为当前节点
            prev = curr;
            //将当前节点设置为下个节点,开始下个节点迭代
            curr = next;
        }
        return prev;
    }

    public static void main(String[] args) {
        ListNode node5 = new ListNode(5, null);
        ListNode node4 = new ListNode(4, node5);
        ListNode node3 = new ListNode(3, node4);
        ListNode node2 = new ListNode(2, node3);
        ListNode node1 = new ListNode(1, node2);
        ListNode node = iterate(node1);
    }
}

结果:{"val":5,"next":{"val":4,"next":{"val":3,"next":{"val":2,"next":{"val":1}}}}}

 

方法二:递归

类似树结构,先从根节点找到叶子节点,从叶子节点开始遍历。

错误的方式: 从前往后找

 public static void recursion(ListNode head) {
        //获取下个节点
        ListNode next = head.next;
        //清空当前节点的next
        head.next = null;
        //将下个节点的下个节点,设置为当前节点
        next.next = head;
        //如上,虽然2 next 1 了,但此时也找不到节点3了,所以我们应该先递归找到最后一个节点
        recursion(xx);
    }

正确方式: 先递归找到最后一个节点

public class ReverseList {
    @Data
    static class ListNode {
        int val;
        ListNode next;

        public ListNode(int val, ListNode next) {
            this.val = val;
            this.next = next;
        }
    }

    public static ListNode recursion(ListNode head) {
        //节点为空 或 下个节点为null,说明遍历到最后一个,直接返回
        if (head == null || head.next == null) {
            return head;
        }
        //递归到 head为4时,开始遍历
        ListNode newHead = recursion(head.next);
        head.next.next = head;
        head.next = null;
        return newHead;
    }

    public static void main(String[] args) {
        ListNode node5 = new ListNode(5, null);
        ListNode node4 = new ListNode(4, node5);
        ListNode node3 = new ListNode(3, node4);
        ListNode node2 = new ListNode(2, node3);
        ListNode node1 = new ListNode(1, node2);
        ListNode node_1 = recursion(node1);
        System.out.println(JSONUtil.toJsonStr(node_1));
    }
}

 

区别

  • 迭代:重复某一过程,每一次处理结果作为下一次处理的初始值(状态的变更)。
  • 递归:重复某一过程,将大问题拆成小问题。
### 反转单向链表的算法实现 反转单向链表是一个经典的算法问题,在 LeetCode 的第 206 题中有详细的描述。以下是该问题的核心思路和两种常见的实现方法。 #### 思路分析 要反转一个单向链表,可以通过迭代或者递归来完成。无论是哪种方式,其核心目标都是改变每个节点的 `next` 指针方向,使得原本指向下一个节点的方向改为指向前一个节点[^1]。 --- #### 方法一:迭代法 迭代法是一种直观且高效的解决方案。通过维护三个指针变量——前驱节点 (`prev`)、当前节点 (`curr`) 和临时存储下一节点的变量 (`temp`),逐步更新链表中的指针关系。 ##### 实现代码 ```python class ListNode: def __init__(self, val=0, next=None): self.val = val self.next = next def reverseList(head: ListNode) -> ListNode: prev = None # 初始化前驱节点为空 curr = head # 当前节点从头节点开始 while curr is not None: # 循环直到当前节点为空 temp = curr.next # 保存当前节点的下一个节点 curr.next = prev # 修改当前节点的 next 指向前驱节点 prev = curr # 更新前驱节点为当前节点 curr = temp # 移动到下一个节点 return prev # 返回新的头节点(原链表的尾节点) ``` 这种方法的时间复杂度为 O(n),其中 n 是链表的长度;空间复杂度为 O(1)。 --- #### 方法二:递归法 递归法虽然逻辑上稍显复杂,但它提供了一种优雅的方式来解决问题。递归的关键在于定义好终止条件以及如何处理每一层递归返回的结果。 ##### 实现代码 ```cpp // C++ 版本 ListNode* reverseList(ListNode* head) { if (head == nullptr || head->next == nullptr) { // 终止条件:到达链表末尾 return head; } ListNode* newHead = reverseList(head->next); // 递归调用,获取新链表的头部 head->next->next = head; // 改变当前节点与其后续节点之间的连接 head->next = nullptr; // 清空当前节点的 next 指针 return newHead; // 返回新链表的头部 } ``` 递归方法同样具有时间复杂度 O(n),但由于需要额外的栈空间来支持函数调用,因此空间复杂度为 O(n)[^3]。 --- ### 对比与总结 - **迭代法** 更加高效,适合大规模数据场景下的应用。 - **递归法** 虽然简洁易懂,但在极端情况下可能会因为栈溢出而导致程序崩溃。 对于初学者来说,建议先掌握迭代法再尝试理解递归法。如果希望进一步学习链表操作的相关技巧,可以参考《王道数据结构考研复习指导》或其他经典教材[^2]。 ---
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