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单链表反序实现

这个算法题有两种实现方式,一种是迭代,就是循环,还有一种是递归实现

迭代实现

迭代实现原理上是在一个循环如for中依次将一个节点的方向改变达到原地反序的实现

迭代法的核心是使用三个指针​(prev, curr, next)逐个节点调整指针方向,逐步将链表反转。具体步骤如下:

  1. 初始化指针prev指向空,curr指向头节点。
  2. 遍历链表:每次循环将curr->next指向prev,然后更新prevcurr的指向。
  3. 终止条件:当curr遍历到链表尾部(curr == nullptr)时停止。
struct ListNode {int val;ListNode* next;ListNode(int x) : val(x), next(nullptr) {}
};ListNode* reverseList(ListNode* head) {ListNode* prev = nullptr;  // 前驱指针,初始为空ListNode* curr = head;     // 当前指针,从头节点开始遍历while (curr != nullptr) {ListNode* next = curr->next; // 保存下一个节点curr->next = prev;           // 反转当前节点的指针方向prev = curr;                 // prev指针前移,记录当前改的节点防止断链curr = next;                 // curr指针前移}return prev; // 最终prev指向新头节点(原链表尾节点)
}

以链表 1 → 2 → 3 → 4 → 5 为例,逐步演示反转过程:

步骤操作前状态操作后状态关键代码
1prev=null, curr=11→null, prev=1, curr=2curr->next = prev
2prev=1, curr=22→1, prev=2, curr=3curr->next = prev
3prev=2, curr=33→2, prev=3, curr=4curr->next = prev
4prev=3, curr=44→3, prev=4, curr=5curr->next = prev
5prev=4, curr=55→4, prev=5, curr=nullptrcurr->next = prev

最终,prev指向节点5(新头节点),链表变为 5 → 4 → 3 → 2 → 1

递归实现

递归的核心思想是将链表分解为头节点剩余子链表两部分。递归反转子链表后,通过调整指针方向将头节点连接到反转后的子链表尾部,最终实现整个链表的反转

关键步骤

  1. 终止条件:若链表为空(head == nullptr)或仅有一个节点(`head->next == nullptr``),直接返回头节点(无需反转)。
  2. 递归反转子链表:递归调用处理head->next后的子链表,返回反转后的新头节点rest
  3. 调整指针:将当前节点的下一个节点(head->next)的next指向当前节点,形成反向连接,并将当前节点的next置空以避免循环。
struct ListNode {int val;ListNode* next;ListNode(int x) : val(x), next(nullptr) {}
};ListNode* reverseList(ListNode* head) {// 终止条件:空链表或单节点链表无需反转if (head == nullptr || head->next == nullptr) {return head;}// 递归反转子链表,得到新头节点restListNode* rest = reverseList(head->next);// 调整指针方向head->next->next = head;  // 子链表尾节点指向当前头节点head->next = nullptr;     // 断开原链表的正向连接// 返回反转后的新头节点(即原链表的尾节点)return rest;
}

递归是有两个指针,一个head,一个rest记录新节点,递归分为递阶段和归阶段,在满足if条件的时候比如链表是12345,head会先一直走到5的位置,rest也会在5这个位置记录下来返回作为新的头节点 ,这时候head的next指针指向nullptr,不满足if条件,就不会再进行递了,再开始归执行下面的指针方向转换,每次执行完归一层,如5节点执行完会走到4。

注意:递归每次创建调用都会创建一套自己的新的变量,比如这个程序每次都是传入head的next作为参数构造,每次head都是一个全新的指针,他们的参数和作用域不同,和原来的head不同,他们只是名字相同。

 

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