链表反转全家桶(一):动画详解单链表反转

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单链表的反转是一个easy级别的题目,这个题目在力扣上的提交次数达到47万次,而且在面试中也频频出现,可谓是大受欢迎,它的兄弟们也跟着风光了。这道题本身是比较简单的,而它的“难兄难弟”就不是那么简单了。今天这篇文章先从简单开始,分析单链表的反转。

题目描述如下。

反转一个单链表。

示例:

输入: 1->2->3->4->5->NULL 输出: 5->4->3->2->1->NULL

方法一:双指针迭代 迭代法在于,在遍历链表的过程中逐个改变链表节点的指向,重点在于在改变节点指向的同时,不使链表产生断链。我们可以使用两个变量precur来表示当前访问到的节点和前一个节点,要使cur.next = pre,为了能使链表继续向前迭代,我们还需要提前记录当前节点的下一个节点,并把下个节点赋值给cur变量。 动画演示如下。 在这里插入图片描述

class Solution {
    public ListNode reverseList(ListNode head) {
        if (head == null || head.next == null) {
            return head;
        }
        ListNode pre = null, cur = head;
        while (cur != null) {
            ListNode node = cur.next;
            cur.next = pre;
            pre = cur;
            cur = node;
        }
        return pre;
    }
}
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复杂度分析

  • 时间复杂度:O(n)
  • 空间复杂度:O(1)

方法二:递归 递归是个神奇的存在,那么简单,又那么复杂,有时觉得它很近,实际上它却那么远,有时觉得重新认识了它,可它还是那个它,从未改变过。每一次使用递归,都会对它理解更深一点。

递归法解决链表反转在于假设已经反转好链表的其他节点,当前节点怎么处理。假设链表为

N1N2...NkNk+1...NnN_1 \rightarrow N2 \rightarrow ... \rightarrow N_k \rightarrow N_{k+1} \rightarrow ... \rightarrow N_n

如果Nk+1N_{k+1}NnN_n部分已经反转完成,那么链表的结构是这个样子的:

N1N2...NkNk+1...NnN_1 \rightarrow N2 \rightarrow ... \rightarrow N_k \rightarrow N_{k+1} \leftarrow ... \leftarrow N_n

当前节点在NkN_{k}的位置,为了使Nk+1N_{k+1}NkN_k的指向进行改变,我们要做如下操作:

Nk.next.next=NkN_k.next.next = N_k

代码如下:

class Solution {
    public ListNode reverseList(ListNode head) {
        if (head == null || head.next == null) {
            return head;
        }
        ListNode node = reverseList(head.next);
        head.next.next = head;
        head.next = null;
        return node;
    }
}
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链表反转使用递归,是让人觉得很惊艳的解法,但也不太好理解,下面借助动画慢放递归调用的过程。 在这里插入图片描述

复杂度分析

  • 时间复杂度:O(n)
  • 空间复杂度:O(n),使用了递归,递归的栈深度为n

下集预告,单链表反转的“二哥”:

  • 两两交换链表中的节点
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