链表翻转的图文讲解（递归与迭代两种实现）

Posted 2020-11-19 aspirant

　链表的翻转是程序员面试中出现频度最高的问题之一，常见的解决方法分为递归和迭代两种。最近在复习的时候，发现网上的资料都只告诉了怎么做，但是根本没有好好介绍两种方法的实现过程与原理。所以我觉得有必要好好的整理一篇博文，来帮忙大家一步步理解其中的实现细节。 
　　我们知道迭代是从前往后依次处理，直到循环到链尾；而递归恰恰相反，首先一直迭代到链尾也就是递归基判断的准则，然后再逐层返回处理到开头。总结来说，链表翻转操作的顺序对于迭代来说是从链头往链尾，而对于递归是从链尾往链头。下面我会用详细的图文来剖析其中实现的细节。 
1、非递归（迭代）方式 
　　迭代的方式是从链头开始处理，如下图给定一个存放5个数的链表。

　　首先对于链表设置两个指针：

　　然后依次将旧链表上每一项添加在新链表的后面，然后新链表的头指针NewH移向新的链表头，如下图所示。此处需要注意，不可以上来立即将上图中P->next直接指向NewH，这样存放2的地址就会被丢弃，后续链表保存的数据也随之无法访问。而是应该设置一个临时指针tmp，先暂时指向P->next指向的地址空间，保存原链表后续数据。然后再让P->next指向NewH，最后P=tmp就可以取回原链表的数据了，所有循环访问也可以继续展开下去。

　　指针继续向后移动，直到P指针指向NULL停止迭代。

　　最后一步：

2、非递归实现的程序

 

node* reverseList(node* H)
{
    if (H == NULL || H->next == NULL) //链表为空或者仅1个数直接返回
        return H;
    node* p = H, *newH = NULL;
    while (p != NULL)                 //一直迭代到链尾
    {
        node* tmp = p->next;          //暂存p下一个地址，防止变化指针指向后找不到后续的数
        p->next = newH;               //p->next指向前一个空间
        newH = p;                     //新链表的头移动到p，扩长一步链表
        p    = tmp;                   //p指向原始链表p指向的下一个空间
    }
    return newH;
}

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3、递归方式 
　　我们再来看看递归实现链表翻转的实现，前面非递归方式是从前面数1开始往后依次处理，而递归方式则恰恰相反，它先循环找到最后面指向的数5，然后从5开始处理依次翻转整个链表。 
　　首先指针H迭代到底如下图所示，并且设置一个新的指针作为翻转后的链表的头。由于整个链表翻转之后的头就是最后一个数，所以整个过程NewH指针一直指向存放5的地址空间。

　　然后H指针逐层返回的时候依次做下图的处理，将H指向的地址赋值给H->next->next指针，并且一定要记得让H->next =NULL，也就是断开现在指针的链接，否则新的链表形成了环，下一层H->next->next赋值的时候会覆盖后续的值。

　　继续返回操作：

　　上图第一次如果没有将存放4空间的next指针赋值指向NULL，第二次H->next->next=H，就会将存放5的地址空间覆盖为3，这样链表一切都大乱了。接着逐层返回下去，直到对存放1的地址空间处理。

　　返回到头：

4、迭代实现的程序

 

node* In_reverseList(node* H)
{
    if (H == NULL || H->next == NULL)       //链表为空直接返回，而H->next为空是递归基
        return H;
    node* newHead = In_reverseList(H->next); //一直循环到链尾 
    H->next->next = H;                       //翻转链表的指向
    H->next = NULL;                          //记得赋值NULL，防止链表错乱
    return newHead;                          //新链表头永远指向的是原链表的链尾
}

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5、整体实现的程序：

#include<iostream>
using namespace std;

struct node{
    int val;
    struct node* next;
    node(int x) :val(x){}
};
/***非递归方式***/
node* reverseList(node* H)
{
    if (H == NULL || H->next == NULL) //链表为空或者仅1个数直接返回
        return H;
    node* p = H, *newH = NULL;
    while (p != NULL)                 //一直迭代到链尾
    {
        node* tmp = p->next;          //暂存p下一个地址，防止变化指针指向后找不到后续的数
        p->next = newH;               //p->next指向前一个空间
        newH = p;                     //新链表的头移动到p，扩长一步链表
        p    = tmp;                   //p指向原始链表p指向的下一个空间
    }
    return newH;
}
/***递归方式***/
node* In_reverseList(node* H)
{
    if (H == NULL || H->next == NULL)       //链表为空直接返回，而H->next为空是递归基
        return H;
    node* newHead = In_reverseList(H->next); //一直循环到链尾 
    H->next->next = H;                       //翻转链表的指向
    H->next = NULL;                          //记得赋值NULL，防止链表错乱
    return newHead;                          //新链表头永远指向的是原链表的链尾
}
int main()
{
    node* first = new node(1);
    node* second = new node(2);
    node* third = new node(3);
    node* forth = new node(4);
    node* fifth = new node(5);
    first->next = second;
    second->next = third;
    third->next = forth;
    forth->next = fifth;
    fifth->next = NULL;
    //非递归实现
    node* H1 = first;
    H1 = reverseList(H1);    //翻转
    //递归实现
    node* H2 = H1;    //请在此设置断点查看H1变化，否则H2再翻转，H1已经发生变化
    H2 = In_reverseList(H2); //再翻转

    return 0;
}

参考：链表翻转的图文讲解（递归与迭代两种实现）