看图理解单链表的反转

Posted 2020-09-27 ⬆️小马哥⬆️

如何把一个单链表进行反转？

方法1：将单链表储存为数组，然后按照数组的索引逆序进行反转。

方法2：使用3个指针遍历单链表，逐个链接点进行反转。

方法3：从第2个节点到第N个节点，依次逐节点插入到第1个节点(head节点)之后，最后将第一个节点挪到新表的表尾。

方法4:   递归(相信我们都熟悉的一点是，对于树的大部分问题，基本可以考虑用递归来解决。但是我们不太熟悉的一点是，对于单链表的一些问题，也可以使用递归。可以认为单链表是一颗永远只有左(右)子树的树，因此可以考虑用递归来解决。或者说，因为单链表本身的结构也有自相似的特点，所以可以考虑用递归来解决)

 

方法1：

浪费空间。

 

 

方法2:

使用p和q两个指针配合工作，使得两个节点间的指向反向，同时用r记录剩下的链表。

 

p = head;

q = head->next;

 

head->next = NULL;

 

现在进入循环体，这是第一次循环。

r = q->next;

q->next = p;

 

p = q;

q =r;

 

第二次循环。

r = q->next

 

q->next = p;    

 

p = q;

 

q = r

第三次循环。。。。。

 

 

具体代码如下

 

[cpp] view plain copy

 print?

1. ActList* ReverseList2(ActList* head)  
2. {  
3.     //ActList* temp=new ActList;  
4.  if(NULL==head|| NULL==head->next) return head;    //少于两个节点没有反转的必要。  
5.     ActList* p;  
6.     ActList* q;  
7.     ActList* r;  
8.     p = head;    
9.     q = head->next;  
10.     head->next = NULL; //旧的头指针是新的尾指针，next需要指向NULL  
11.     while(q){  
12.         r = q->next; //先保留下一个step要处理的指针  
13.         q->next = p; //然后p q交替工作进行反向  
14.         p = q;   
15.         q = r;   
16.     }  
17.     head=p; // 最后q必然指向NULL，所以返回了p作为新的头指针  
18.     return head;      
19. }  

 

updated 2014-01-24，重新非IDE环境写了一遍
如果觉得上面的先成环再断环的过程不太好理解，那么可以考虑下面这个办法，增加一个中间变量，使用三个变量来实现。

[cpp] view plain copy

 print?

1. struct ListNode{  
2.     int val;  
3.     ListNode* next;  
4.     ListNode(int a):val(a),next(NULL){}  
5. };  
6. ListNode* reverseLinkedList3(ListNode* head){  
7.         if(head==NULL||head->next==NULL)  
8.             return  head;  
9.         ListNode* p=head; //指向head  
10.         ListNode* r=head->next; //指向待搬运的节点，即依次指向从第2个节点到最后一个节点的所有节点  
11.         ListNode* m=NULL; //充当搬运工作用的节点  
12.         ListNode* tail=head->next;  
13.         while(r!=NULL){  //bug2 循环语句写错了, while写成了if  
14.             m=r;  
15.             r=r->next;  
16.             m->next=p->next;  
17.             p->next=m;  
18.             //if(r!=NULL)  
19.                 //std::cout<<"m="<<m->val<<" ,p="<<p->val<<" ,r="<<r->val<<std::endl;  
20.             //else  
21.                 //std::cout<<"m="<<m->val<<" ,p="<<p->val<<" ,r=NULL"<<std::endl;  
22.         }  
23.         head=p->next;  
24.         tail->next=p;  
25.         p->next=NULL;  
26.         tail=p;  
27.         return head; // bug1 忘记了return  
28.     }  

 

 

方法3

还是先看图，

从图上观察，方法是：对于一条链表，从第2个节点到第N个节点，依次逐节点插入到第1个节点(head节点)之后，(N-1)次这样的操作结束之后将第1个节点挪到新表的表尾即可。

代码如下:

 

[cpp] view plain copy

 print?

1. ActList* ReverseList3(ActList* head)  
2. {  
3.     ActList* p;  
4.     ActList* q;  
5.     p=head->next;  
6.     while(p->next!=NULL){  
7.         q=p->next;  
8.         p->next=q->next;  
9.         q->next=head->next;  
10.         head->next=q;  
11.     }  
12.   
13.     p->next=head;//相当于成环  
14.     head=p->next->next;//新head变为原head的next  
15.     p->next->next=NULL;//断掉环  
16.     return head;    
17. }  

 

 

附:

完整的链表创建，显示，反转代码:

 

[cpp] view plain copy

 print?

1. //创建:用q指向当前链表的最后一个节点；用p指向即将插入的新节点。  
2. //反向:用p和q反转工作，r记录链表中剩下的还未反转的部分。  
3.   
4. #include "stdafx.h"  
5. #include <iostream>  
6. using namespace std;  
7.   
8. struct ActList  
9. {  
10.     char ActName[20];  
11.     char Director[20];  
12.     int Mtime;  
13.     ActList *next;  
14. };  
15.   
16. ActList* head;  
17.   
18. ActList*  Create()  
19. {//start of CREATE()  
20.     ActList* p=NULL;  
21.     ActList* q=NULL;  
22.     head=NULL;  
23.     int Time;  
24.     cout<<"Please input the length of the movie."<<endl;  
25.     cin>>Time;  
26.     while(Time!=0){  
27.     p=new ActList;  
28.     //类似表达:  TreeNode* node = new TreeNode;//Noice that [new] should be written out.  
29.     p->Mtime=Time;  
30.     cout<<"Please input the name of the movie."<<endl;  
31.     cin>>p->ActName;  
32.     cout<<"Please input the Director of the movie."<<endl;  
33.     cin>>p->Director;  
34.   
35.     if(head==NULL)  
36.     {  
37.     head=p;  
38.     }  
39.     else  
40.     {  
41.     q->next=p;  
42.     }  
43.     q=p;  
44.     cout<<"Please input the length of the movie."<<endl;  
45.     cin>>Time;  
46.     }  
47.     if(head!=NULL)  
48.     q->next=NULL;  
49.     return head;  
50.   
51. }//end of CREATE()  
52.   
53.   
54. void DisplayList(ActList* head)  
55. {//start of display  
56.     cout<<"show the list of programs."<<endl;  
57.     while(head!=NULL)  
58.     {  
59.         cout<<head->Mtime<<"\t"<<head->ActName<<"\t"<<head->Director<<"\t"<<endl;  
60.         head=head->next;  
61.     }  
62. }//end of display  
63.   
64.   
65. ActList* ReverseList2(ActList* head)  
66. {  
67.     //ActList* temp=new ActList;  
68.  if(NULL==head|| NULL==head->next) return head;      
69.     ActList* p;  
70.     ActList* q;  
71.     ActList* r;  
72.     p = head;    
73.     q = head->next;  
74.     head->next = NULL;  
75.     while(q){  
76.         r = q->next; //  
77.         q->next = p;      
78.         p = q; //  
79.         q = r; //  
80.     }  
81.     head=p;  
82.     return head;      
83. }  
84.   
85. ActList* ReverseList3(ActList* head)  
86. {  
87.     ActList* p;  
88.     ActList* q;  
89.     p=head->next;  
90.     while(p->next!=NULL){  
91.         q=p->next;  
92.         p->next=q->next;  
93.         q->next=head->next;  
94.         head->next=q;  
95.     }  
96.   
97.     p->next=head;//相当于成环  
98.     head=p->next->next;//新head变为原head的next  
99.     p->next->next=NULL;//断掉环  
100.     return head;    
101. }  
102. int main(int argc, char* argv[])  
103. {  
104. //  DisplayList(Create());  
105. //  DisplayList(ReverseList2(Create()));  
106.     DisplayList(ReverseList3(Create()));  
107.     return 0;  
108. }  

 

方法4:  递归

updated: 2014-01-24

因为发现大部分问题都可以从递归角度想想，所以这道题目也从递归角度想了想。

现在需要把A->B->C->D进行反转，
可以先假设B->C->D已经反转好，已经成为了D->C->B,那么接下来要做的事情就是将D->C->B看成一个整体，让这个整体的next指向A，所以问题转化了反转B->C->D。那么，
可以先假设C->D已经反转好，已经成为了D->C,那么接下来要做的事情就是将D->C看成一个整体，让这个整体的next指向B，所以问题转化了反转C->D。那么，
可以先假设D(其实是D->NULL)已经反转好，已经成为了D(其实是head->D),那么接下来要做的事情就是将D(其实是head->D)看成一个整体，让这个整体的next指向C，所以问题转化了反转D。
上面这个过程就是递归的过程，这其中最麻烦的问题是，如果保留新链表的head指针呢？想到了两个办法。

 

[cpp] view plain copy

 print?

1. // 递归版的第一种实现，借助类的成员变量m_phead来表示新链表的头指针。  
2. struct ListNode{  
3.     int val;  
4.     ListNode* next;  
5.     ListNode(int a):val(a),next(NULL){}  
6. };  
7.   
8. class Solution{  
9.      ListNode* reverseLinkedList4(ListNode* head){ //输入: 旧链表的头指针  
10.         if(head==NULL)  
11.             return NULL;  
12.         if(head->next==NULL){  
13.             m_phead=head;  
14.             return head;  
15.         }  
16.         ListNode* new_tail=reverseLinkedList4(head->next);  
17.         new_tail->next=head;  
18.         head->next=NULL;  
19.         return head; //输出: 新链表的尾指针  
20.      }  
21.     ListNode* m_phead=NULL;//member variable defined for reverseLinkedList4(ListNode* head)  
22. };  

 

 

第二个办法是，增加一个引用型参数 new_head，它用来保存新链表的头指针。

 

[cpp] view plain copy

 print?

1. struct ListNode{  
2.     int val;  
3.     ListNode* next;  
4.     ListNode(int a):val(a),next(NULL){}  
5. };  
6.   
7. class Solution{  
8.     ListNode* reverseLinkedList5(ListNode* head, ListNode* & new_head){ //输入参数head为旧链表的头指针。new_head为新链表的头指针。  
9.         if(head==NULL)  
10.             return NULL;  
11.         if(head->next==NULL){  
12.             new_head=head; //当处理到了旧链表的尾指针，也就是新链表的头指针时，对new_head进行赋值。因为是引用型参数，所以在接下来调用中new_head的值逐层传递下去。  
13.             return head;  
14.         }  
15.         ListNode* new_tail=reverseLinkedList5(head->next,new_head);  
16.         new_tail->next=head;  
17.         head->next=NULL;  
18.         return head; //输出参数head为新链表的尾指针。  
19.     }  
20. };