使用递归和非递归方式反转单向链表

本文介绍两种实现单向链表反转的方法:非递归和递归方式。非递归方式通过迭代更新节点的指向来完成反转过程;递归方式则巧妙地利用递归特性,先到达链表末尾再逐级反转节点指向。

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问题:

给一个单向链表,把它从头到尾反转过来。比如: a -> b -> c ->d 反过来就是 d -> c -> b -> a 。

分析:

假设每一个node的结构是:

[java]  view plain copy
  1. class Node {  
  2.     char value;  
  3.     Node next;  
  4. }  

因为在对链表进行反转的时候,需要更新每一个node的“next”值,但是,在更新 next 的值前,我们需要保存 next 的值,否则我们无法继续。所以,我们需要两个指针分别指向前一个节点和后一个节点,每次做完当前节点“next”值更新后,把两个节点往下移,直到到达最后节点。

代码如下:

[java]  view plain copy
  1. public Node reverse(Node current) {  
  2.     //initialization  
  3.     Node previousNode = null;  
  4.     Node nextNode = null;  
  5.       
  6.     while (current != null) {  
  7.         //save the next node  
  8.         nextNode = current.next;  
  9.         //update the value of "next"  
  10.         current.next = previousNode;  
  11.         //shift the pointers  
  12.         previousNode = current;  
  13.         current = nextNode;           
  14.     }  
  15.     return previousNode;  
  16. }  

上面代码使用的是非递归方式,这个问题也可以通过递归的方式解决。代码如下:

[java]  view plain copy
  1. public Node reverse(Node current)  
  2.  {  
  3.      if (current == null || current.next == nullreturn current;  
  4.      Node nextNode = current.next;  
  5.      current.next = null;  
  6.      Node reverseRest = reverse(nextNode);  
  7.      nextNode.next = current;  
  8.      return reverseRest;  
  9.  }  
递归的方法其实是非常巧的,它利用递归走到链表的末端,然后再更新每一个node的next 值 (代码倒数第二句)。 在上面的代码中, reverseRest 的值没有改变,为该链表的最后一个node,所以,反转后,我们可以得到新链表的head。
### 使用递归方法反转单向链表 递归方法是一种优雅的方式来实现链表反转。其核心思想是通过分而治之的策略,逐层处理子链表直到达到最小子问题(即只有一个节点或为空),然后再逐步回溯完成整个链表反转。 以下是递归反转单向链表的具体实现: #### 1. 基本原理 递归函数的核心在于定义好终止条件以及每一步的操作逻辑。当当前节点为 `null` 或者下一个节点为 `null` 时,表示已经到达链表末端,则直接返回该节点作为新的头节点[^2]。 #### 2. 实现代码 以下是一个基于 Python 的递归反转链表的实现示例: ```python class ListNode: def __init__(self, val=0, next=None): self.val = val self.next = next def reverseList(head: ListNode) -> ListNode: # 如果链表为空或者只剩一个节点,直接返回 head if not head or not head.next: return head # 对剩余部分进行递归反转 new_head = reverseList(head.next) # 将当前节点的下一节点指向自己 head.next.next = head # 断开当前节点原本的 next 指针 head.next = None # 返回新的头节点 return new_head ``` #### 3. 测试用例 为了验证上述代码的功能,可以使用如下测试案例来观察输入输出的结果: ```python # 创建链表 1 -> 2 -> 3 -> 4 -> 5 node5 = ListNode(5) node4 = ListNode(4, node5) node3 = ListNode(3, node4) node2 = ListNode(2, node3) head = ListNode(1, node2) # 打印原始链表 current = head while current: print(current.val, end=" -> ") current = current.next print("None") # 调用递归反转函数 reversed_head = reverseList(head) # 打印反转后的链表 current = reversed_head while current: print(current.val, end=" -> ") current = current.next print("None") ``` 运行以上代码后,可以看到输出结果为: ``` 1 -> 2 -> 3 -> 4 -> 5 -> None 5 -> 4 -> 3 -> 2 -> 1 -> None ``` 这表明递归方法成功实现了链表反转操作[^3]。 #### 4. 时间与空间复杂度分析 - **时间复杂度**: 每个节点仅被访问一次,因此总的时间复杂度为 O(n)[^2]。 - **空间复杂度**: 由于递归调用了 n 层栈帧(n 是链表长度),所以空间复杂度为 O(n)[^2]。 需要注意的是,如果链表过长,可能会因为递归层数过多而导致栈溢出问题。在这种情况下,建议考虑迭代法或其他优化方案。 ---
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