牛客题解 | 反转链表

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解题思路

1. 使用三个指针：

   • prev：指向前一个节点
   • curr：指向当前节点
   • next：指向下一个节点

2. 反转步骤：

   • 保存当前节点的下一个节点(next = curr.next)
   • 反转当前节点的指针(curr.next = prev)
   • 移动prev和curr指针
     • prev = curr
     • curr = next

3. 特殊情况处理：

   • 空链表：直接返回null
   • 单节点链表：直接返回该节点

---

代码

class Solution {
public:
    ListNode* ReverseList(ListNode* pHead) {
        // 如果链表为空或只有一个节点，直接返回
        if (!pHead || !pHead->next) {
            return pHead;
        }
        
        ListNode* prev = nullptr;
        ListNode* curr = pHead;
        ListNode* next = nullptr;
        
        while (curr) {
            // 保存下一个节点
            next = curr->next;
            // 反转当前节点的指针
            curr->next = prev;
            // 移动prev和curr指针
            prev = curr;
            curr = next;
        }
        
        return prev;
    }
};

public class Solution {
    public ListNode ReverseList(ListNode head) {
        // 如果链表为空或只有一个节点，直接返回
        if (head == null || head.next == null) {
            return head;
        }
        
        ListNode prev = null;
        ListNode curr = head;
        ListNode next = null;
        
        while (curr != null) {
            // 保存下一个节点
            next = curr.next;
            // 反转当前节点的指针
            curr.next = prev;
            // 移动prev和curr指针
            prev = curr;
            curr = next;
        }
        
        return prev;
    }
}

class Solution:
    def ReverseList(self, head):
        # 如果链表为空或只有一个节点，直接返回
        if not head or not head.next:
            return head
            
        prev = None
        curr = head
        
        while curr:
            # 保存下一个节点
            next = curr.next
            # 反转当前节点的指针
            curr.next = prev
            # 移动prev和curr指针
            prev = curr
            curr = next
            
        return prev

算法及复杂度分析

• 算法：链表的基本操作

• 时间复杂度：$\mathcal{O}(n)$

  • 只需要遍历一次链表
  • $n$ 是链表的长度

• 空间复杂度：$\mathcal{O}(1)$

  • 只使用了三个指针变量
  • 不需要额外的存储空间

这个解法的优点是：

1. 实现简单直观
2. 空间复杂度为 $\mathcal{O}(1)$
3. 只需要一次遍历
4. 不需要额外的数据结构

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题目的主要信息：

• 输入一个只包含小写字母的字符串
• 输出该字符串反转后的字符串

举一反三：

学习完本题的思路你可以解决如下题目：

BM87. 合并两个有序数组

BM88. 判断是否为回文字符串

方法一：双指针交换（推荐使用）

知识点：双指针

双指针指的是在遍历对象的过程中，不是普通的使用单个指针进行访问，而是使用两个指针（特殊情况甚至可以多个），两个指针或是同方向访问两个链表、或是同方向访问一个链表（快慢指针）、或是相反方向扫描（对撞指针），从而达到我们需要的目的。

思路：

字符串反转即逆序，前后顺序是反的，也就是前面的字符换到了后面，后面的字符换到了前面，那既然这样我们就将前后的顺序依次对称交换，这时候就需要使用到了对撞双指针，从前后同时遍历。

具体做法：

• step 1：准备两个指针，从字符串一首一尾同时出发。
• step 2：每次交换二者指向的字符，直到二者相遇，这样刚好可以将字符串首尾交换，完成反转。

图示：

Java代码实现：

import java.util.*;
public class Solution {
    public String solve (String str) {
    //左右双指针
    char[] s = str.toCharArray();
    int left = 0;
    int right = str.length() - 1;
    //两指针往中间靠
    while(left < right){  
        char c = s[left];
        //交换位置
        s[left] = s[right];
        s[right] = c;
        left++;
        right--;
    }
    return new String(s);
    }
}

C++代码实现：

class Solution {
public:
    string solve(string str) {
        //左右双指针
        int left = 0;
        int right = str.length() - 1;
        //两指针往中间靠
        while(left < right){  
            //交换两边字符
            swap(str[left], str[right]); 
            left++;
            right--;
        }
        return str;
    }
};

Python实现代码：

class Solution:
    def solve(self , str: str) -> str:
        #左右双指针
        left = 0
        right = len(str) - 1
        #两指针往中间靠
        while left < right: 
            l_s = list(str)
            temp = l_s[left]
            l_s[left] = l_s[right]
            #交换两边字符
            l_s[right] = temp
            str = ''.join(l_s)
            left += 1
            right -= 1
        return str

复杂度分析：

• 时间复杂度：$O(n)$，$n$为字符串长度，一共循环$n/2$次
• 空间复杂度：$O(1)$，常数级变量，没有使用额外辅助空间

方法二：逆序拼接（扩展思路）

思路：

方法一是在原串上面操作，如果原串不能动的情况下，我们可以新开辟一个串，逆序遍历原串，将结果拼接就好。

具体做法：

• step 1：我们可以从后往前遍历原始字符串。
• step 2：准备一个空串依次在其前面添加遍历到的字符，新串就是逆序字符串。

Java代码实现：

import java.util.*;
public class Solution {
    public String solve (String str) {
        //从一个空串开始
        String output = ""; 
        //逆序遍历字符串
        for(int i = str.length() - 1; i >= 0; i--) 
            //将字符加到新串后面
            output += str.charAt(i); 
        return output;
    }
}

C++代码实现：

class Solution {
public:
    string solve(string str) {
        //从一个空串开始
        string output = "";
        //逆序遍历字符串
        for(int i = str.length() - 1; i >= 0; i--) 
            //将字符加到新串后面
            output += str[i]; 
        return output;
    }
};

Python实现代码：

class Solution:
    def solve(self , str: str) -> str:
        #从一个空串开始
        output = "" 
        i = len(str) - 1
        #逆序遍历字符串
        while i >= 0 : 
            #将字符加到新串后面
            output += str[i] 
            i -= 1
        return output

复杂度分析：

• 时间复杂度：$O(n)$，$n$为字符串的长度，一次遍历
• 空间复杂度：$O(n)$，output记录新串，长度等于原串