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单向链表反转的实现方法

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https://www.zhihu.com/question/441865393/answer/3208578798

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单向链表反转是数据结构中的经典问题，在面试和实际开发中经常遇到。以下是 多种实现方式（包括递归和迭代），以 Go 语言为例。

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1. 单向链表结构定义

type ListNode struct {Val  intNext *ListNode
}

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2. 迭代法（推荐）

思路：

• 使用 三个指针 prev、curr、next，逐个反转节点指向。
• 时间复杂度 O(n)，空间复杂度 O(1)（仅用常量额外空间）。

代码实现

func reverseList(head *ListNode) *ListNode {var prev *ListNode  // 前驱节点curr := head        // 当前节点for curr != nil {next := curr.Next  // 暂存下一个节点curr.Next = prev   // 反转指向prev = curr        // prev 后移curr = next        // curr 后移}return prev  // 返回新头节点
}

示例：

输入: 1 -> 2 -> 3 -> nil  
输出: 3 -> 2 -> 1 -> nil

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3. 递归法

思路：

• 递归到链表末尾，然后逐层反转指针。
• 时间复杂度 O(n)，空间复杂度 O(n)（递归栈开销）。

代码实现

func reverseList(head *ListNode) *ListNode {if head == nil || head.Next == nil {return head  // 递归终止条件}newHead := reverseList(head.Next)  // 递归到末尾head.Next.Next = head              // 反转指针head.Next = nil                    // 避免循环引用return newHead
}

执行过程：

reverseList(1):reverseList(2):reverseList(3): return 32.Next.Next = 2 → 3 -> 22.Next = nil → 3 -> 2 -> nil
1.Next.Next = 1 → 2 -> 1
1.Next = nil → 3 -> 2 -> 1 -> nil

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4. 头插法（利用哑节点）

思路：

• 遍历链表，将每个节点插入到 哑节点（Dummy Node） 之后。
• 时间复杂度 O(n)，空间复杂度 O(1)。

代码实现

func reverseList(head *ListNode) *ListNode {dummy := &ListNode{}  // 哑节点for head != nil {next := head.Next      // 暂存下一个节点head.Next = dummy.Next // 头插dummy.Next = head      // 更新哑节点指向head = next            // 移动 head}return dummy.Next
}

流程示例：

初始: dummy -> nil, 链表: 1 -> 2 -> 3 -> nil第1步: dummy -> 1 -> nil  
第2步: dummy -> 2 -> 1 -> nil  
第3步: dummy -> 3 -> 2 -> 1 -> nil

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5. 对比总结

方法	时间复杂度	空间复杂度	适用场景
迭代法	O(n)	O(1)	大多数情况（推荐）
递归法	O(n)	O(n)	代码简洁，但栈溢出风险
头插法	O(n)	O(1)	需要哑节点辅助

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6. 测试用例

func printList(head *ListNode) {for head != nil {fmt.Print(head.Val, " -> ")head = head.Next}fmt.Println("nil")
}func main() {head := &ListNode{1, &ListNode{2, &ListNode{3, nil}}}printList(head)          // 1 -> 2 -> 3 -> nilnewHead := reverseList(head)printList(newHead)       // 3 -> 2 -> 1 -> nil
}

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7. 常见问题

Q1：递归法的缺点？

• 链表过长时可能导致 栈溢出（Stack Overflow）。
• 递归调用有额外空间开销。

Q2：如何优化递归法？

• 某些编译器支持 尾递归优化（Tail Call Optimization, TCO），但 Go 目前不支持。

Q3：迭代法为什么更推荐？

• 无栈溢出风险，适合处理超长链表。
• 空间效率更高（O(1)）。

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掌握单向链表反转是理解指针操作的基础，建议手写实现并测试边界条件（如空链表、单节点链表）。