反转链表.

news2024/11/6 1:01:51

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。

示例 1：

输入：head = [1,2,3,4,5]
输出：[5,4,3,2,1]

示例 2：

输入：head = [1,2]
输出：[2,1]

示例 3：

输入：head = []
输出：[]

提示：

链表中节点的数目范围是 [0, 5000]
-5000 <= Node.val <= 5000

迭代法：

/**
 * Definition for singly-linked list.
 * struct ListNode {
 *     int val;
 *     ListNode *next;
 *     ListNode() : val(0), next(nullptr) {}
 *     ListNode(int x) : val(x), next(nullptr) {}
 *     ListNode(int x, ListNode *next) : val(x), next(next) {}
 * };
 */
class Solution {
public:
    ListNode* reverseList(ListNode* head) {
        ListNode *cur = head;
        ListNode *pre = nullptr;
        while(cur){
            ListNode* nextNode = cur->next;  // 暂存当前节点的下一个节点
            cur->next = pre;                // 反转当前节点的指针
            pre = cur;                      // 移动 prev 指针到当前节点
            cur = nextNode;                  // 移动 curr 指针到下一个节点
        }
        return pre;
    }
};

初始状态

cur 指针初始化为链表的头节点，表示当前正在处理的节点。
pre 指针初始化为 nullptr，表示前一个节点，在反转过程中将用来链接当前节点。

示例:

链表 1 -> 2 -> 3 -> 4 -> 5。

初始状态:

head 指向 1，链表为 1 -> 2 -> 3 -> 4 -> 5 -> nullptr

cur = head 指向 1

pre = nullptr

第一轮循环:

nextNode = cur->next 指向 2

cur->next = pre 使 1->next 指向 nullptr

pre 变为 1

cur 变为 nextNode（2）

链表状态: 1 -> nullptr（pre指向反转后的部分）

第二轮循环:

nextNode = cur->next 指向 3

cur->next = pre 使 2->next 指向 1

pre 变为 2

cur 变为 nextNode（3）

链表状态: 2 -> 1 -> nullptr

第三轮循环:

nextNode = cur->next 指向 4

cur->next = pre 使 3->next 指向 2

pre 变为 3

cur 变为 nextNode（4）

链表状态: 3 -> 2 -> 1 -> nullptr

第四轮循环:

nextNode = cur->next 指向 5

cur->next = pre 使 4->next 指向 3

pre 变为 4

cur 变为 nextNode（5）

链表状态: 4 -> 3 -> 2 -> 1 -> nullptr

第五轮循环:

nextNode = cur->next 指向 nullptr

cur->next = pre 使 5->next 指向 4

pre 变为 5

cur 变为 nextNode（nullptr）

链表状态: 5 -> 4 -> 3 -> 2 -> 1 -> nullptr

完成反转

当 cur 变为 nullptr 时，循环结束。

返回 pre，它指向反转后的链表头节点（5）。

递归法：

class Solution {
public:
    ListNode* reverseList(ListNode* head) {
        if (head == nullptr || head->next == nullptr) return head;
        ListNode* newHead = reverseList(head->next);
        head->next->next = head;
        head->next = nullptr;
        return newHead;
    }
};

if (head == nullptr || head->next == nullptr):

当链表为空或仅有一个节点时，直接返回 head。

实例：

1 -> 2 -> 3 -> 4 -> 5 -> NULL。

第一次调用
- head 指向节点 1。
- 调用 reverseList(head->next)，即递归进入 head = 2 的情况。
第二次调用
- head 指向节点 2。
- 再次调用 reverseList(head->next)，进入 head = 3 的情况。
继续递归调用
- 继续类似步骤，递归进入 head = 3、head = 4、head = 5 的情况。
最后一次调用（终止条件）
- head 指向节点 5，而 head->next 为 nullptr。
- 根据终止条件，直接返回节点 5 作为新的头节点 newHead。

递归回溯阶段（反转指针）

回溯到 head = 4
- newHead 仍然是节点 5。
- head->next->next = head，即 5->next = 4，链表变成 5 -> 4 -> NULL。
- head->next = nullptr，断开 4 -> 5 的原指针。
回溯到 head = 3
- head->next->next = head，即 4->next = 3，链表变成 5 -> 4 -> 3 -> NULL。
- head->next = nullptr，断开 3 -> 4 的原指针。
回溯到 head = 2
- head->next->next = head，即 3->next = 2，链表变成 5 -> 4 -> 3 -> 2 -> NULL。
- head->next = nullptr，断开 2 -> 3 的原指针。
回溯到 head = 1
- head->next->next = head，即 2->next = 1，链表变成 5 -> 4 -> 3 -> 2 -> 1 -> NULL。
- head->next = nullptr，断开 1 -> 2 的原指针。