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看图理解单链表的反转

2024-10-22 08:28:02   211人阅读

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;

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head->next = NULL;

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现在进入循环体，这是第一次循环。

r = q->next;

q->next = p;

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p = q;

q =r;

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第二次循环。

r = q->next

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q->next = p;    

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p = q;

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q = r

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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，

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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. };  

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