【数据结构-链表-01】反转链表

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反转链表-力扣 206 题

给你单链表的头节点 head ,请你反转链表,并返回反转后的链表。

apl 复制代码
输入:head = [1,2,3,4,5]
输出:[5,4,3,2,1]

输入:[1,2]
输出:[2,1]

输入:[]
输出:[]

1.解法一

题解:

python 复制代码
class Solution:
    def reverseList(self, head: Optional[ListNode]) -> Optional[ListNode]:
        """
        反转链表:定义前节点和当前节点
        :param head:
        :return:
        """
        pre, curr = None, head
        while curr is not None:
            next = curr.next
            curr.next = pre
            pre = curr
            curr = next
        return pre

2.解法二

构造一个新链表,从旧链表 依次拿到每个节点,创建新节点添加至新链表头部,完成后新链表即是倒序的

评价:简单直白,就是得新创建节点对象

java 复制代码
// 创建新节点
public ListNode reverseList(ListNode o1) {
    //创建新的链表空节点
    ListNode n1 = null;
    //设置临时节点,把o1指向p
    ListNode p = o1;
    while (p != null) {
        //创建节点,新节点的下一个节点是新链表,并重置新链表的头部
        n1 = new ListNode(p.val, n1);
        //移动旧链表的位置
        p = p.next;
    }
    //因为重置了n1,直接返回n1
    return n1;
}

3.解法三

与方法 2 类似,构造一个新链表,从旧链表头部 移除节点,添加到新链表头部,完成后新链表即是倒序的,区别在于原题目未提供节点外层的容器类,这里提供一个,另外一个区别是并不去构造新节点

评价:更加面向对象,如果实际写代码而非刷题,更多会这么做

java 复制代码
// 设计一个List
public ListNode reverseList(ListNode head) {
    //旧链表
    List o1 = new List(head);
    //新链表
    List n1 = new List(null);
    while (true) {
        //不断取旧链表的第一个元素
        final ListNode listNode = o1.removeFirst();
        //如果旧链表为空,则跳出循环
        if (listNode == null) {
            break;
        }
        //将旧链表的第一个元素添加到新链表的头部
        n1.addFirst(listNode);
    }
    return n1.head;
}

static class List {
    ListNode head;

    public List(ListNode head) {
        this.head = head;
    }


    /**
     * 添加到头节点
     *
     * @param first
     */
    public void addFirst(ListNode first) {
        //头节点的下一个节点是head
        first.next = head;
        //重置head
        head = first;
    }

    /**
     * 删除头节点
     *
     * @return
     */
    public ListNode removeFirst() {
        //此时的head是旧链表的head,需要截断头节点,并返回完整的节点
        ListNode first = head;
        if (first != null) {
            head = first.next;
        }
        return first;
    }
}

4.解法四

递归,在递归时让 5 → 4 5 \rightarrow 4 5→4, 4 → 3 4 \rightarrow 3 4→3 ...

首先,写一个递归方法,返回值用来拿到最后一个节点

  • 注意 1:递归终止条件是 curr.next == null,目的是到最后一个节点就结束递归,与之前递归遍历不一样
  • 注意 2:需要考虑空链表即 p == null 的情况

下面为伪码 调用过程,假设节点分别是 1 → 2 → 3 → 4 → 5 → n u l l 1 \rightarrow 2 \rightarrow 3 \rightarrow 4 \rightarrow 5 \rightarrow null 1→2→3→4→5→null,先忽略返回值

java 复制代码
reverseList(ListNode p = 1) {
    reverseList(ListNode p = 2) {
    	reverseList(ListNode p = 3) {
    		reverseList(ListNode p = 4) {
    			reverseList(ListNode p = 5) {
    				if (p == null || p.next == null) {
                        return p; // 返回5
                    }
				}
                // 此时p是4, p.next是5
			}
            // 此时p是3, p.next是4
		}
        // 此时p是2, p.next是3
	}
    // 此时p是1, p.next是2
}

接下来,从 p = 4 开始,要让 5 → 4 5 \rightarrow 4 5→4, 4 → 3 4 \rightarrow 3 4→3 ...

java 复制代码
reverseList(ListNode p = 1) {
    reverseList(ListNode p = 2) {
    	reverseList(ListNode p = 3) {
    		reverseList(ListNode p = 4) {
    			reverseList(ListNode p = 5) {
    				if (p == null || p.next == null) {
                        return p; // 返回5
                    }
				}
                // 此时p是4, p.next是5, 要让5指向4,代码写成 p.next.next=p
                // 还要注意4要指向 null, 否则就死链了
			}
            // 此时p是3, p.next是4
		}
        // 此时p是2, p.next是3
	}
    // 此时p是1, p.next是2
}

最终解法

java 复制代码
//递归
public ListNode reverseList(ListNode p) {
    if (p == null || p.next == null) {
        return p; // 最后节点
    }
    ListNode last = reverseList(p.next);
    //这里最后一个节点是倒数第二个节点
    p.next.next = p;
    //防止死循环,环形链表
    p.next = null;
    return last;
}

5.解法五

从链表每次拿到第二个节点,将其从链表断开,插入头部,直至它为 null 结束

  1. 设置指针 o1(旧头)、n1(新头)、o2(旧老二),分别指向第一,第一,第二节点

n 1 o 1 1 → o 2 2 → 3 → 4 → 5 → n u l l \frac{n1 \ o1}{1} \rightarrow \frac{o2}{2} \rightarrow 3 \rightarrow 4 \rightarrow 5 \rightarrow null 1n1 o1→2o2→3→4→5→null

  1. 将 o2 节点从链表断开,即 o1 节点指向第三节点

$ \frac{n1 \ o1}{1} \rightarrow 3 \rightarrow 4 \rightarrow 5 \rightarrow null$ , o 2 2 \frac{o2}{2} 2o2

  1. o2 节点链入链表头部,即

o 2 2 → n 1 o 1 1 → 3 → 4 → 5 → n u l l \frac{o2}{2} \rightarrow \frac{n1 \ o1}{1} \rightarrow 3 \rightarrow 4 \rightarrow 5 \rightarrow null 2o2→1n1 o1→3→4→5→null

  1. n1 指向 o2

n 1 o 2 2 → o 1 1 → 3 → 4 → 5 → n u l l \frac{n1 \ o2}{2} \rightarrow \frac{o1}{1} \rightarrow 3 \rightarrow 4 \rightarrow 5 \rightarrow null 2n1 o2→1o1→3→4→5→null

  1. o2 指向 o1 的下一个节点,即

n 1 2 → o 1 1 → o 2 3 → 4 → 5 → n u l l \frac{n1}{2} \rightarrow \frac{o1}{1} \rightarrow \frac{o2}{3} \rightarrow 4 \rightarrow 5 \rightarrow null 2n1→1o1→3o2→4→5→null

  1. 重复以上 2 ∼ 5 2\sim5 2∼5 步,直到 o2 指向 null

  2. 还应当考虑边界条件,即链表中不满两个元素时,无需走以上逻辑

java 复制代码
/**
 * 不断把 o2 头插入 n1
 *
 * @param o1
 * @return
 */
public ListNode reverseList(ListNode o1) {
    // 1. 空链表  2. 一个元素
    if (o1 == null || o1.next == null) {
        return o1;
    }
    ListNode o2 = o1.next;
    //新链表的指针
    ListNode n1 = o1;
    while (o2 != null) {
        //旧链表移动一位
        o1.next = o2.next;
        //取出的数据的下一个节点指向新链表的头结点
        o2.next = n1;
        //重置n1
        n1 = o2;
        //重置o2
        o2 = o1.next;
    }
    return n1;
}

6.解法六

要点:把链表分成两部分,思路就是不断从链表 2 的头,往链表 1 的头搬移

  1. n1 指向 null,代表新链表 一开始没有元素,o1 指向原链表的首节点

n 1 n u l l \frac{n1}{null} nulln1, o 1 1 → 2 → 3 → 4 → 5 → n u l l \frac{o1}{1} \rightarrow 2 \rightarrow 3 \rightarrow 4 \rightarrow 5 \rightarrow null 1o1→2→3→4→5→null

  1. 开始循环,o2 指向原链表次节点

n 1 n u l l \frac{n1}{null} nulln1, o 1 1 → o 2 2 → 3 → 4 → 5 → n u l l \frac{o1}{1} \rightarrow \frac{o2}{2} \rightarrow 3 \rightarrow 4 \rightarrow 5 \rightarrow null 1o1→2o2→3→4→5→null

  1. 搬移

o 1 1 → n 1 n u l l \frac{o1}{1} \rightarrow \frac{n1}{null} 1o1→nulln1 , o 2 2 → 3 → 4 → 5 → n u l l \frac{o2}{2} \rightarrow 3 \rightarrow 4 \rightarrow 5 \rightarrow null 2o2→3→4→5→null

  1. 指针复位

n 1 1 → n u l l \frac{n1}{1} \rightarrow null 1n1→null , o 1 o 2 2 → 3 → 4 → 5 → n u l l \frac{o1 \ o2}{2} \rightarrow 3 \rightarrow 4 \rightarrow 5 \rightarrow null 2o1 o2→3→4→5→null

  1. 重复 2 ∼ 4 2\sim4 2∼4 步
  2. 当 o1 = null 时退出循环
java 复制代码
//不断把 o1 头插到 n1
public ListNode reverseList(ListNode o1) {
    if (o1 == null || o1.next == null) {
        return o1;
    }
    //创建空链表
    ListNode n1 = null;
    while (o1 != null) {
        ListNode o2 = o1.next;
        //取出节点后指向新节点
        o1.next = n1;
        //重置n1
        n1 = o1;
        //重置o1
        o1 = o2;
    }
    return n1;
}

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