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206.反转链表

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

反转链表通常有两种方法：迭代法和递归法。

迭代法（双指针）

        假设原来的链表是1->2->3->4->5->null，反转后变成null<-1<-2<-3<-4<-5。那在迭代的时候，初始状态应该是prev=null，current=head。然后循环处理每个节点：                        

        在循环中，首先保存当前节点的下一个节点nextTemp，然后把当前节点的next指向prev。接着prev移动到current的位置，current移动到nextTemp的位置。直到current为null，此时prev就是新的头节点。

实现代码：

/*** Definition for singly-linked list.* public class ListNode {* int val;* ListNode next;* ListNode() {}* ListNode(int val) { this.val = val; }* ListNode(int val, ListNode next) { this.val = val; this.next = next; }* }*/
class Solution {public ListNode reverseList(ListNode head) {ListNode current = head;ListNode prev = null;while (current != null) {ListNode nextTemp = current.next; // 保存下一个节点current.next = prev; /// 反转指针prev = current; // 前移prevcurrent = nextTemp; // 前移current}return prev; // prev即为新链表的头结点}
}

步骤解释：

1. 初始化指针：使用两个指针prev和current，初始时prev为null，current指向头节点head。

2. 遍历链表：在current不为null时循环处理每个节点。

   • 保存下一个节点：临时存储current.next到nextTemp，防止反转指针后丢失后续节点。

   • 反转指针：将当前节点current的next指向prev，完成当前节点的反转。

   • 移动指针：将prev移动到当前current的位置，current移动到之前保存的nextTemp位置。

3. 返回新头节点：当循环结束时，current为null，prev指向原链表的最后一个节点，即反转后的新头节点。

递归法

递归方法的步骤如下：

1. 递归终止条件：当前节点为空或下一个子节点为空，返回当前节点
2. 递归反转后续链表，得到反转后的头结点
3. 将当前节点的下一个节点的next指向当前节点，形成反转
4. 将当前节点的next设为null，断开原来的连接
5. 返回反转后的头结点

实现代码

class Solution {public ListNode reverseList(ListNode head) {// 递归法// 递归终止条件，空链表或单链表无需反转if (head == null || head.next == null) {return head;}// 递归反转后续链表，得到新头结点ListNode newHead = reverseList(head.next);// 调整指针方向，将当前节点的下一个节点的next指向自己head.next.next = head;// 断开当前节点的原指向，防止循环head.next = null;// 返回新头结点return newHead;}
}

示例分析

1. 递归调用栈展开

递归从头部节点 1 开始，逐层深入，直到链表末尾的节点 5。以下是调用栈的展开过程：

reverseList(1) → reverseList(2) → reverseList(3) → reverseList(4) → reverseList(5)

终止条件触发：当调用 reverseList(5) 时，5.next == null，直接返回 5（此时 newHead = 5）。

2. 递归回溯与指针调整

递归开始逐层回溯，每层处理当前节点并调整指针方向：

层 4（head = 4）

• 输入链表状态：4 → 5

• 操作步骤：

  1. 收到下层返回的 newHead = 5。

  2. 调整指针：4.next.next = 4 → 5.next = 4（形成 5 → 4）。

  3. 断开原链：4.next = null（防止 4 → 5 循环）。

• 输出链表状态：5 → 4 → null

• 返回：newHead = 5

层 3（head = 3）

• 输入链表状态：3 → 4 → null（原链未修改时，3.next 仍指向 4）。

• 操作步骤：

  1. 收到下层返回的 newHead = 5。

  2. 调整指针：3.next.next = 3 → 4.next = 3（形成 5 → 4 → 3）。

  3. 断开原链：3.next = null。

• 输出链表状态：5 → 4 → 3 → null

• 返回：newHead = 5

层 2（head = 2）

• 输入链表状态：2 → 3 → null（原链未修改时，2.next 指向 3）。

• 操作步骤：

  1. 收到下层返回的 newHead = 5。

  2. 调整指针：2.next.next = 2 → 3.next = 2（形成 5 → 4 → 3 → 2）。

  3. 断开原链：2.next = null。

• 输出链表状态：5 → 4 → 3 → 2 → null

• 返回：newHead = 5

层 1（head = 1）

• 输入链表状态：1 → 2 → null（原链未修改时，1.next 指向 2）。

• 操作步骤：

  1. 收到下层返回的 newHead = 5。

  2. 调整指针：1.next.next = 1 → 2.next = 1（形成 5 → 4 → 3 → 2 → 1）。

  3. 断开原链：1.next = null。

• 输出链表状态：5 → 4 → 3 → 2 → 1 → null

• 返回：newHead = 5

总结

1. 递归终止条件：处理到链表末尾时直接返回。

2. 递归分解问题：假设后续链表已反转，只需调整当前节点和下一个节点的指针。

3. 指针操作：通过 head.next.next = head 和 head.next = null 完成局部反转并断开原链。