力扣刷题（第四十九天）

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• python脚本学习

反转链表

解题思路

1. 迭代法：通过遍历链表，逐个改变节点的指针方向。具体步骤如下：

   • 使用三个指针：prev（初始为None）、curr（初始为头节点）、next_node（用于保存当前节点的下一个节点）。
   • 在遍历过程中，先保存当前节点的下一个节点，然后将当前节点的指针指向前一个节点，最后更新prev和curr指针。
   • 重复上述步骤，直到遍历完整个链表，此时prev指针即为新的头节点。

2. 递归法：通过递归调用反转后续节点，然后调整当前节点的指针方向。具体步骤如下：

   • 递归反转当前节点的后续链表。

   • 将当前节点的下一个节点的指针指向当前节点。

   • 将当前节点的指针置为None，避免形成环。

     # Definition for singly-linked list.
     class ListNode:
         def __init__(self, val=0, next=None):
             self.val = val
             self.next = next
     
     class Solution:
         # 迭代方法
         def reverseList(self, head: ListNode) -> ListNode:
             prev = None
             curr = head
             while curr:
                 next_node = curr.next  # 保存下一个节点
                 curr.next = prev       # 反转指针
                 prev = curr            # 移动prev指针
                 curr = next_node       # 移动curr指针
             return prev                # 返回新的头节点
     
         # 递归方法
         def reverseListRecursive(self, head: ListNode) -> ListNode:
             if not head or not head.next:
                 return head
             # 递归反转后续节点
             new_head = self.reverseListRecursive(head.next)
             # 调整指针方向
             head.next.next = head
             head.next = None
             return new_head
     
     # 辅助函数：将列表转换为链表
     def list_to_linkedlist(lst):
         dummy = ListNode(0)
         current = dummy
         for val in lst:
             current.next = ListNode(val)
             current = current.next
         return dummy.next
     
     # 辅助函数：将链表转换为列表
     def linkedlist_to_list(head):
         result = []
         current = head
         while current:
             result.append(current.val)
             current = current.next
         return result
     
     # 示例用法
     if __name__ == "__main__":
         # 创建链表 1->2->3->4->5
         head = list_to_linkedlist([1, 2, 3, 4, 5])
         
         # 使用迭代方法反转链表
         solution = Solution()
         reversed_head = solution.reverseList(head)
         print("迭代方法反转后的链表:", linkedlist_to_list(reversed_head))
         
         # 重新创建链表 1->2->3->4->5
         head = list_to_linkedlist([1, 2, 3, 4, 5])
         
         # 使用递归方法反转链表
         reversed_head_recursive = solution.reverseListRecursive(head)
         print("递归方法反转后的链表:", linkedlist_to_list(reversed_head_recursive))    

逐行解释

# Definition for singly-linked list.
class ListNode:
    def __init__(self, val=0, next=None):
        self.val = val        # 当前节点的值
        self.next = next      # 指向下一个节点的指针

class Solution:
    # 迭代方法：通过遍历链表逐个反转指针方向
    def reverseList(self, head: ListNode) -> ListNode:
        prev = None           # 初始化前一个节点为None
        curr = head           # 初始化当前节点为头节点
        while curr:           # 遍历链表直到当前节点为空
            next_node = curr.next  # 保存当前节点的下一个节点
            curr.next = prev       # 将当前节点的指针指向前一个节点
            prev = curr            # 前一个节点向后移动
            curr = next_node       # 当前节点向后移动
        return prev                # 返回新的头节点（原链表的尾节点）

    # 递归方法：通过递归反转后续节点，再调整当前节点的指针
    def reverseListRecursive(self, head: ListNode) -> ListNode:
        if not head or not head.next:  # 递归终止条件：节点为空或为尾节点
            return head
        # 递归反转后续节点，返回新的头节点
        new_head = self.reverseListRecursive(head.next)
        # 调整指针方向：将当前节点的下一个节点的next指向当前节点
        head.next.next = head
        # 断开当前节点的next指针，防止形成环
        head.next = None
        return new_head                # 返回新的头节点

# 辅助函数：将列表转换为链表
def list_to_linkedlist(lst):
    dummy = ListNode(0)  # 创建虚拟头节点
    current = dummy      # 当前节点指向虚拟头节点
    for val in lst:      # 遍历列表
        current.next = ListNode(val)  # 创建新节点并连接
        current = current.next        # 当前节点后移
    return dummy.next  # 返回虚拟头节点的下一个节点，即真正的头节点

# 辅助函数：将链表转换为列表
def linkedlist_to_list(head):
    result = []         # 初始化结果列表
    current = head      # 当前节点指向头节点
    while current:      # 遍历链表
        result.append(current.val)  # 将当前节点的值添加到列表
        current = current.next      # 当前节点后移
    return result                   # 返回结果列表

# 示例用法
if __name__ == "__main__":
    # 创建链表 1->2->3->4->5
    head = list_to_linkedlist([1, 2, 3, 4, 5])
    
    # 使用迭代方法反转链表
    solution = Solution()
    reversed_head = solution.reverseList(head)
    print("迭代方法反转后的链表:", linkedlist_to_list(reversed_head))
    
    # 重新创建链表 1->2->3->4->5
    head = list_to_linkedlist([1, 2, 3, 4, 5])
    
    # 使用递归方法反转链表
    reversed_head_recursive = solution.reverseListRecursive(head)
    print("递归方法反转后的链表:", linkedlist_to_list(reversed_head_recursive))