单向链表的反转(reverse)

本文介绍了一种单向链表的反转方法,通过定义辅助节点遍历原链表,并逐步调整节点指针方向,最终实现链表的反转。文章包含详细的思路分析及Java代码实现。

现在有一个单向链表,我们要想办法将这个当前链表的节点反转过来

在这里插入图片描述
思路分析:

  1. 先定义一个空节点reserveHead
  2. 定义一个辅助节点cur=head.next,以及一个空节点next记录cur节点的下一个节点(循环需要)
  3. 遍历链表,每遍历到一个cur节点,将这个节点指向reserveHead节点的下一个节点(第一次不需要指向,因为第一次reserveHead节点为空)。
  4. 将reserveHead指向cur节点
  5. 将head节点指向reserveHead节点的下一个节点,完成链表反转

代码实现:
1.定义一个节点类

class HeroNode {
    public int no;
    public String name;
    public String nikename;
    public HeroNode next;//指向下一个节点

    //构造器
    public HeroNode(int no, String name, String nikename) {
        this.no = no;
        this.name = name;
        this.nikename = nikename;
    }
    //为了显示方便,我们重写一下tostring方法


    @Override
    public String toString() {
        return "HeroNode{" +
                "no=" + no +
                ", name='" + name + '\'' +
                ", nikename='" + nikename + '\'' +

                '}';
    }
}

2.定义一个SingleLinkedList(链表类)

class SingleLinkedList {
    //先初始化一个头结点,头结点不能动
    private HeroNode head = new HeroNode(0, "", "");
    }

3.定义显示链表的方法

 public void List() {
        //判断链表是否为空

        if (head.next == null) {
            System.out.println("链表为空");
           // return;
        }
        HeroNode temp = head.next;
        while (true) {
            //判断是否到链表最后
            if (temp == null) {
                break;
            }

            System.out.println(temp);
            //将temp后移
            temp = temp.next;
        }

4.定义链表反转的方法

public void reverse(SingleLinkedList singleLinkedList){
        head=singleLinkedList.head;  
        if (head.next==null||head.next.next==null){
            return;
        }
        HeroNode cur=head.next;
        HeroNode next=null;
        HeroNode reserveHead=new HeroNode(0,"","");
        while (cur!=null){
            next=cur.next;
            cur.next=reserveHead.next;
            reserveHead.next=cur;
            cur=next;
        }
        head.next=reserveHead.next;
    }

5.测试

 public static void main(String[] args) {
        HeroNode heroNode1=new HeroNode(1,"宋江","及时雨");
        HeroNode heroNode2=new HeroNode(2,"卢俊义","玉麒麟");
        HeroNode heroNode3=new HeroNode(3,"吴用","智多星");
        HeroNode heroNode4=new HeroNode(4,"林冲","豹子头");

        SingleLinkedList singleLinkedList = new SingleLinkedList();
        singleLinkedList.addByOrder(heroNode1);
        singleLinkedList.addByOrder(heroNode2);
        singleLinkedList.addByOrder(heroNode3);
        singleLinkedList.addByOrder(heroNode4);
       //测试修改功能
        //singleLinkedList.update(new HeroNode(5, "小宋", "及时雨"));
        //测试删除功能
       // singleLinkedList.del(8);
        //测试链表的反转
        System.out.println("反转之前的链表");
        singleLinkedList.List();
        System.out.println("反转过后的链表");
        singleLinkedList.reverse(singleLinkedList);
        singleLinkedList.List();
    }
### 单向链表反转的基本思想 单向链表反转的核心思想是通过改变链表中每个节点的指针方向,将原本指向下一个节点的指针改为指向前一个节点。这一过程需要三个指针来辅助完成:当前节点、前一个节点和后一个节点,以确保在指针方向改变后仍能正确遍历链表。 ### Java实现单向链表反转的方法 #### 方法一:迭代法 迭代法是最常用的实现方式,适用于大多数场景。其基本步骤如下: 1. 初始化三个指针:`prev`(前一个节点)设为`null`,`current`(当前节点)设为链表的头节点,`next`(后一个节点)用于临时保存当前节点的下一个节点。 2. 遍历链表,直到当前节点为`null`(即到达链表末尾)。 3. 在每次迭代中,将当前节点的`next`指针指向`prev`,然后将`prev`、`current`和`next`依次向后移动。 以下是Java代码实现: ```java public class Node { int data; Node next; public Node(int data) { this.data = data; } public void setData(int data) { this.data = data; } public int getData() { return data; } public void setNext(Node next) { this.next = next; } public Node getNext() { return next; } } public class NodeList { private Node head; public Node getHead() { return head; } public void setHead(Node head) { this.head = head; } // 反转链表方法 public void reverseList() { Node prev = null; Node current = head; Node next; while (current != null) { next = current.getNext(); // 保存下一个节点 current.setNext(prev); // 将当前节点的next指针指向前一个节点 prev = current; // 移动prev和current current = next; } head = prev; // 反转完成后,prev指向新的头节点 } } ``` #### 方法二:递归法 递归法是另一种实现方式,适用于需要简洁代码的场景。其基本思想是递归地反转链表的剩余部分,然后将当前节点的`next`指针指向它的前一个节点。 以下是Java代码实现: ```java public class NodeList { private Node head; public Node getHead() { return head; } public void setHead(Node head) { this.head = head; } // 递归反转链表方法 public Node reverseListRecursive(Node current, Node prev) { if (current == null) { return prev; // 当到达链表末尾时,prev指向新的头节点 } Node next = current.getNext(); // 保存下一个节点 current.setNext(prev); // 将当前节点的next指针指向前一个节点 return reverseListRecursive(next, current); // 递归处理下一个节点 } public void reverseList() { head = reverseListRecursive(head, null); // 调用递归方法 } } ``` ### 方法三:使用栈 使用栈的方法是通过将链表节点依次压入栈中,然后依次弹出并重新连接。这种方法较为直观,但会占用额外的内存空间。 以下是Java代码实现: ```java import java.util.Stack; public class NodeList { private Node head; public Node getHead() { return head; } public void setHead(Node head) { this.head = head; } // 使用栈反转链表方法 public void reverseListUsingStack() { if (head == null) { return; // 空链表直接返回 } Stack<Node> stack = new Stack<>(); Node current = head; // 将所有节点压入栈中 while (current != null) { stack.push(current); current = current.getNext(); } // 弹出栈顶元素并重新连接 head = stack.pop(); current = head; while (!stack.isEmpty()) { current.setNext(stack.pop()); current = current.getNext(); } current.setNext(null); // 最后一个节点的next设为null } } ``` ### 测试类 测试类`TestNode.java`用于验证链表反转的正确性。以下是一个简单的测试用例: ```java public class TestNode { public static void main(String[] args) { NodeList list = new NodeList(); // 创建链表 1 -> 2 -> 3 -> 4 -> null Node node1 = new Node(1); Node node2 = new Node(2); Node node3 = new Node(3); Node node4 = new Node(4); node1.setNext(node2); node2.setNext(node3); node3.setNext(node4); list.setHead(node1); // 打印原始链表 System.out.println("Original list:"); Node current = list.getHead(); while (current != null) { System.out.print(current.getData() + " "); current = current.getNext(); } // 反转链表 list.reverseList(); // 可替换为reverseListRecursive或reverseListUsingStack // 打印反转后的链表 System.out.println("\nReversed list:"); current = list.getHead(); while (current != null) { System.out.print(current.getData() + " "); current = current.getNext(); } } } ``` ### 注意事项 - **引用[^2]中提到的问题**:在反转链表时,需要注意方法结束时`head`指向的地址是否仍然有效。通过将`head.next`指向反转后的链表头节点,可以确保方法结束后`head`仍然指向正确的节点。 - **性能优化**:迭代法通常比递归法更高效,因为递归法可能会导致栈溢出,尤其是在链表非常长的情况下。栈方法虽然直观,但会占用额外的内存空间。
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