从尾到头打印链表的两种Go实现方法解析

从尾到头打印链表的两种Go实现方法解析

awesome-golang-algorithm :memo: LeetCode of algorithms with golang solution(updating). 项目地址: https://gitcode.com/gh_mirrors/aw/awesome-golang-algorithm

前言

链表是一种常见的基础数据结构，在算法面试和实际开发中经常遇到。本文将详细解析如何使用Go语言实现"从尾到头打印链表"这一经典问题，并比较两种不同解法的优缺点。

问题描述

给定一个链表的头节点，要求从尾到头反过来返回每个节点的值（用数组返回）。

示例： 输入：head = [1,3,2] 输出：[2,3,1]

方法一：递归解法

算法思路

递归是一种自然而直观的解决链表问题的方法。对于从尾到头打印链表，我们可以利用递归的"后进先出"特性：

1. 递归到链表末尾
2. 在回溯过程中收集节点值
3. 最终得到的就是反转后的节点值序列

复杂度分析

• 时间复杂度：O(N)，需要遍历链表中的每个节点
• 空间复杂度：O(N)，递归调用栈的深度等于链表长度

Go实现代码

func reversePrint(head *ListNode) []int {
    ans := make([]int, 0)
    if head == nil {
        return ans
    }
    ans = reversePrint(head.Next)
    ans = append(ans, head.Val)
    return ans
}

代码解析

1. 首先创建一个空切片ans用于存储结果
2. 递归终止条件：当前节点为nil时返回空切片
3. 递归调用reversePrint(head.Next)先处理下一个节点
4. 在回溯阶段将当前节点的值追加到切片末尾
5. 最终返回收集好的结果切片

方法二：迭代反转链表法

算法思路

这种方法通过迭代方式反转链表，然后顺序遍历反转后的链表收集节点值：

1. 使用三个指针(pre, cur, next)反转链表
2. 遍历反转后的链表收集节点值
3. 返回结果数组

复杂度分析

• 时间复杂度：O(N)，需要遍历链表两次（反转一次，收集一次）
• 空间复杂度：O(N)，需要存储结果数组

Go实现代码

func reversePrint(head *ListNode) []int {
    if head == nil {
        return []int{}
    }
    pre, cur, next, ans := &ListNode{}, head, head.Next, []int{}
    for cur != nil {
        next = cur.Next
        cur.Next = pre
        pre = cur
        cur = next
    }
    for pre.Next != nil {
        ans = append(ans, pre.Val)
        pre = pre.Next
    }
    return ans
}

代码解析

1. 初始化三个指针：pre(前驱)、cur(当前)、next(后继)
2. 遍历链表，反转每个节点的Next指针指向
3. 反转完成后，pre指向新链表的头节点
4. 遍历反转后的链表，收集节点值到结果切片
5. 返回结果切片

方法比较与选择

| 方法 | 优点 | 缺点 | 适用场景 | |------|------|------|----------| | 递归 | 代码简洁直观 | 栈空间开销大，可能栈溢出 | 链表长度不大时 | | 迭代 | 空间效率高 | 需要修改原链表结构 | 链表长度较大或不允许递归时 |

对于面试或实际开发，通常推荐递归方法，因为它更简洁且不需要修改原链表结构。但如果链表非常长，迭代方法更为稳妥。

扩展思考

1. 如果要求不修改原链表结构，迭代法该如何实现？

   • 可以使用栈结构辅助，先顺序遍历链表压栈，再出栈收集结果

2. 如何优化递归方法的空间复杂度？

   • 可以预先计算链表长度，初始化结果切片为固定大小，然后从后向前填充

3. 在实际工程中，哪种方法更常用？

   • 递归方法更为常见，除非有明确的性能要求或链表长度可能非常大的情况

总结

本文详细分析了从尾到头打印链表的两种Go语言实现方法。递归方法简洁优雅，适合大多数情况；迭代方法虽然稍显复杂，但在特定场景下更为可靠。理解这两种方法的实现原理和适用场景，有助于我们在面对类似链表问题时做出合理的选择。

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