算法入门线性迭代（简单 - 第二题）LeetCode 206

Posted 2021-08-11 英雄哪里出来

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文章目录

• 一、题目
• • 1、题目描述
  • 2、基础框架
  • 3、原题链接
• 二、解题报告
• • 1、思路分析
  • 2、时间复杂度
  • 3、代码详解
• 三、本题小知识

一、题目

1、题目描述

  给定单链表的头节点 $head$ ，要求反转链表，并返回反转后的链表头。
  样例：$[1,2,3,4]$，输出$[4,3,2,1]$

2、基础框架

• c++ 版本给出的基础框架代码如下：

/**
 * 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) {
    }
};

• 这里引入了一种数据结构 链表 ListNode；
• 成员有两个：数据域val和指针域next。
• 返回的是链表头结点；
  

3、原题链接

LeetCode 206. 反转链表

二、解题报告

1、思路分析

• 这个问题，我们可以采用头插法，即每次拿出第 2 个节点插到头部，拿出第 3 个节点插到头部，拿出第 4 个节点插到头部，… 拿出最后一个节点插到头部。
• 于是整个过程可以分为两个步骤：删除第 $i$ 个节点，将它放到头部，反复迭代 $i$ 即可。
• 如图所示：
  
• 我们发现，图中的蓝色指针永远固定在最开始的链表头结点上，那么可以以它为契机，每次删除它的next，并且插到最新的头结点前面，不断改变头结点head的指向，迭代 $n-1$ 次就能得到答案了。

2、时间复杂度

• 每个结点只会被访问一次，执行一次头插操作，总共 $n$ 个节点的情况下，时间复杂度 $O(n)$。

3、代码详解

class Solution {
    ListNode *removeNextAndReturn(ListNode* now) {                 // (1) 
        if(now == nullptr || now->next == nullptr) {
            return nullptr;                                        // (2) 
        }
        ListNode *retNode = now->next;                             // (3) 
        now->next = now->next->next;                               // (4) 
        return retNode;
    }
public:
    ListNode* reverseList(ListNode* head) {
        ListNode *doRemoveNode = head;                             // (5) 
        while(doRemoveNode) {                                      // (6) 
            ListNode *newHead = removeNextAndReturn(doRemoveNode); // (7) 
            if(newHead) {                                          // (8) 
                newHead->next = head;                              
                head = newHead;                
            }else {
                break;                                             // (9) 
            }
        }
        return head;
    }
};

• $(1)$ ListNode *removeNextAndReturn(ListNode* now)函数的作用是删除now的next节点，并且返回；
• $(2)$ 本身为空或者下一个节点为空，返回空；
• $(3)$ 将需要删除的节点缓存起来，供后续返回；
• $(4)$ 执行删除 now->next 的操作；
• $(5)$ doRemoveNode指向的下一个节点是将要被删除的节点，所以doRemoveNode需要被缓存起来，不然都不知道怎么进行删除；
• $(6)$ 没有需要删除的节点了就结束迭代；
• $(7)$ 删除 doRemoveNode 的下一个节点并返回被删除的节点；
• $(8)$ 如果有被删除的节点，则插入头部；
• $(9)$ 如果没有，则跳出迭代。

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三、本题小知识

复杂问题简单化的最好办法就是将问题拆细，比如这个问题中，将一个节点取出来插到头部这件事情可以分为两步：
  1）删除给定节点；
  2）将删除的节点插入头部；

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