LeetCode 206——反转链表

本文详细介绍了单链表的两种反转方法:迭代法和递归法。迭代法通过定义三个指针,逐个反转链表结点的指向;递归法则通过递归调用,反转子链表并将原头结点插入子链表尾部。

对单链表进行反转有迭代法和递归法两种。

1. 迭代法

  • 迭代法从前往后遍历链表,定义三个指针分别指向相邻的三个结点,反转前两个结点,即让第二个结点指向第一个结点。然后依次往后移动指针,直到第二个结点为空结束,再处理链表头尾即可。

/**
 * Definition for singly-linked list.
 * struct ListNode {
 *     int val;
 *     ListNode *next;
 *     ListNode(int x) : val(x), next(NULL) {}
 * };
 */
class Solution {
public:
    ListNode* reverseList(ListNode* head) {
               
        if (head == NULL || head->next == NULL)     // 空链或只有一个结点,直接返回头指针
        {
            return head;            
        }
        else                                        // 至少有两个结点
        {
            ListNode * p1 = head;                   // 第一个结点
            ListNode * p2 = p1->next;               // 第二个结点
            ListNode * p3 = p2->next;               // 第三个结点

            while (p2)                              // 第二个结点为空,到链尾,结束
            {
                p3 = p2->next;
                p2->next = p1;                      // 第二个结点指向第一个结点,进行反转
                p1 = p2;                            // 第一个结点往后移
                p2 = p3;                            // 第二个结点往后移
            }
            
            head->next = NULL;          // 第一个结点也就是反转后的最后一个节点指向 NULL
            head = p1;                  // 头结点指向反转后的第一个节点
            return head;
        }
    }
};
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2. 递归法

  • 基线条件:空链或只有一个结点,直接返回头指针
  • 递归条件:递归调用,返回子链表反转后的头指针

Solution {
public:
    ListNode* reverseList(ListNode* head) {
    
        if (head == NULL || head->next == NULL)     // 空链或只有一个结点,直接返回头指针
        {
            return head;            
        }

        else                                        // 有两个以上结点
        {
            ListNode *new_head = reverseList(head->next); // 反转以第二个结点为头的子链表
            
            // head->next 此时指向子链表的最后一个结点
            
            // 将之前的头结点放入子链尾
            head->next->next = head;
            head->next = NULL;
            
            return new_head;
        }
    }
};
复制代码

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### 反转单向链表算法实现 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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