可视化图解算法：反转链表
1. 题目
描述
给定一个单链表的头结点pHead(该头节点是有值的，比如在下图，它的val是1)，长度为n，反转该链表后，返回新链表的表头。
数据范围： 0<≤n≤1000
要求：空间复杂度 O(1) ，时间复杂度 O(n)。
如当输入链表{1,2,3}时，
经反转后，原链表变为{3,2,1}，所以对应的输出为{3,2,1}。
以上转换过程如下图所示：
示例1
输入：
{1,2,3}
返回值：
{3,2,1}
示例2
输入：
{}
返回值：
{}
说明：
空链表则输出空
2. 解题思路
假如说这是我们的链表，结构如下图所示：
第一步：定义3个指针变量，pre（序节点）、cur（当前操作的节点）和nxt（当前操作的下一个节点），结构如下图所示：
第二步：通过更改刚刚定义的3个指针变量反转链表节点。
-
更改pre的指针域（next）指向：
-
更改cur的指针域（next）指向：
首先更改cur的指针域（next）指向，让它指向pre；之后再移动pre到cur除，最后移动cur到nxt处。
这时，已经完成了链表的第一个和第二节点的反转。
第三步：重复第二步的操作，直到链表的所有节点反转完成。
如果cur指针变量指向的节点为Null时，就说明所有节点都完成了反转，循环退出，因此反转链表循环的条件：cur！=NUll。
最后返回反转之后的头结点，头结点就是pre所指向的内容。
如果文字描述的不太清楚，你可以参考视频的详细讲解。
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3. 编码实现
3.1 Python编码实现
class ListNode:
def __init__(self, x):
self.val = x # 链表的数值域
self.next = None # 链表的指针域
# 从链表节点尾部添加节点
def insert_node(node, value):
if node is None:
print("node is None")
return
# 创建一个新节点
new_node = ListNode(value)
cur = node
# 找到链表的末尾节点
while cur.next is not None:
cur = cur.next
# 末尾节点的next指针域连接新节点
cur.next = new_node
# 打印链表（从链表头结点开始打印链表的值）
def print_node(node):
cur = node
# 遍历每一个节点
while cur is not None:
print(cur.val, end="\t")
cur = cur.next # 更改指针变量的指向
print()
#
#
# @param head ListNode类
# @return ListNode类
#
class Solution:
def ReverseList(self, pHead: ListNode) -> ListNode:
if pHead is None:
return pHead # 节点为空，直接返回
pre = None # （操作的）前序节点
cur = pHead # （操作的）当前节点
nxt = pHead # （操作的）下一个节点
while cur is not None:
nxt = cur.next # 移动nxt指针
cur.next = pre # 更改当前节点（cur）指针域的指向
pre = cur # 移动pre指针
cur = nxt # 移动cur指针
return pre # 返回反转之后的头结点
if __name__ == '__main__':
root = ListNode(1)
insert_node(root, 2)
insert_node(root, 3)
insert_node(root, 4)
insert_node(root, 5)
print_node(root)
s = Solution()
node = s.ReverseList(root)
print_node(node)3.2 Java编码实现
package LL01;
public class Main {
//定义链表节点
static class ListNode {
private int val; //链表的数值域
private ListNode next; //链表的指针域
public ListNode(int data) {
this.val = data;
this.next = null;
}
}
//添加链表节点
private static void insertNode(ListNode node, int data) {
if (node == null) {
return;
}
//创建一个新节点
ListNode newNode = new ListNode(data);
ListNode cur = node;
//找到链表的末尾节点
while (cur.next != null) {
cur = cur.next;
}
//末尾节点的next指针域连接新节点
cur.next = newNode;
}
//打印链表（从头节点开始打印链表的每一个节点）
private static void printNode(ListNode node) {
ListNode cur = node;
//遍历每一个节点
while (cur != null) {
System.out.print(cur.val + "\t");
cur = cur.next; //更改指针变量的指向
}
System.out.println();
}
public static class Solution {
/**
* 代码中的类名、方法名、参数名已经指定，请勿修改，直接返回方法规定的值即可
*
* @param pHead ListNode类
* @return ListNode类
*/
public ListNode ReverseList(ListNode pHead) {
// write code here
if (pHead == null) {
return pHead;
}
ListNode pre = null;//前序节点
ListNode cur = pHead; //（操作的）当前节点
ListNode nxt = pHead; //下一个节点
while (cur != null) {
nxt = cur.next;//移动nxt指针
cur.next = pre;// 更改当前节点（cur）指针域的指向
pre = cur;//移动pre指针
cur = nxt;//移动cur指针
}
return pre;//返回反转之后的头结点
}
}
public static void main(String[] args) {
ListNode root = new ListNode(1);
insertNode(root, 2);
insertNode(root, 3);
insertNode(root, 4);
insertNode(root, 5);
printNode(root);
Solution solution = new Solution();
ListNode node = solution.ReverseList(root);
printNode(node);
}
}3.3 Golang编码实现
package main
import "fmt"
// ListNode 定义链表节点
type ListNode struct {
Val int //链表的数值域
Next *ListNode //链表的指针域
}
func main() {
root := &ListNode{
Val: 1,
Next: nil,
}
root.Insert(2)
root.Insert(3)
root.Insert(4)
root.Insert(5)
root.Print()
node := ReverseList(root)
node.Print()
}
func ReverseList(pHead *ListNode) *ListNode {
if pHead == nil {
return pHead //节点为空，直接返回
}
var pre *ListNode //（操作的）前序节点
cur := pHead //（操作的）当前节点
nxt := pHead //（操作的）下一个节点
for cur != nil {
nxt = cur.Next //移动nxt指针
cur.Next = pre // 更改当前节点（cur）指针域的指向
pre = cur //移动pre指针
cur = nxt //移动cur指针
}
return pre //返回反转之后的头结点
}
// Insert 从链表节点尾部添加节点
func (ln *ListNode) Insert(val int) {
if ln == nil {
return
}
//创建一个新节点
newNode := &ListNode{Val: val}
cur := ln
//找到链表的末尾节点
for cur.Next != nil {
cur = cur.Next
}
//末尾节点的next指针域连接新节点
cur.Next = newNode
}
// Print 从链表头结点开始打印链表的值
func (ln *ListNode) Print() {
if ln == nil {
return
}
cur := ln
//遍历每一个节点
for cur != nil {
fmt.Print(cur.Val, "\t")
cur = cur.Next //更改指针变量的指向
}
fmt.Println()
}
如果上面的代码理解的不是很清楚，你可以参考视频的详细讲解。
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Python编码：哔哩哔哩_bilibili
https://www.bilibili.com/cheese/play/ep1370257 -
Java编码：哔哩哔哩_bilibili
https://www.bilibili.com/cheese/play/ep1366713 -
Golang编码：数据结构笔试面试算法-Go语言版_哔哩哔哩_bilibili数据结构笔试面试算法-Go语言版,bilibili课堂,哔哩哔哩课堂,哔哩哔哩,Bilibili,B站,弹幕
https://www.bilibili.com/cheese/play/ep1364390
4.小结
本题的难点在于定义出3个指针变量，pre（序节点）、cur（当前操作的节点）和nxt（当前操作的下一个节点），并在初始化的时候明确指向，之后就可以更改cur的指针域（nxt）、移动pre、cur。由于链表节点有多个，操作方法一样，因此采用循环的方法。当cur指向Null时，说明链表的所有节点都完成了反转。
更多算法视频讲解，你可以从以下地址找到：
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Python编码实现：哔哩哔哩_bilibili
https://www.bilibili.com/cheese/play/ep1509965 -
Java编码实现：哔哩哔哩_bilibili
https://www.bilibili.com/cheese/play/ep1510007 -
Golang编码实现：数据结构笔试面试算法-Go语言版_哔哩哔哩_bilibili数据结构笔试面试算法-Go语言版,bilibili课堂,哔哩哔哩课堂,哔哩哔哩,Bilibili,B站,弹幕
https://www.bilibili.com/cheese/play/ep1509945
对于链表的相关操作，我们总结了一套【可视化+图解】方法，依据此方法来解决链表相关问题，链表操作变得易于理解，写出来的代码可读性高也不容易出错。具体也可以参考视频详细讲解。
今日佳句：众里寻他千百度。蓦然回首，那人却在，灯火阑珊处。