算法:反转链表

问题1: 整体链表反转
假设存在链表 1 → 2 → 3 → Ø,我们想要把它改成 Ø ← 1 ← 2 ← 3。

在遍历列表时,将当前节点的 next 指针改为指向前一个元素。由于节点没有引用其上一个节点,因此必须事先存储其前一个元素。在更改引用之前,还需要另一个指针来存储下一个节点。不要忘记在最后返回新的头引用!

image.png

关键
将当前节点的指针指向上一个节点
然后更新当前节点和下一个节点的值即顺移
技巧
设置哨兵节点 null,初始化时将head节点指向null,下一步将next指向head
重复以上动作直到当前节点为尾节点的节点null

public ListNode reverseList(ListNode head) {
    ListNode prev = null;
    ListNode curr = head;
    while (curr != null) {
        ListNode nextTemp = curr.next;
        curr.next = prev;
        prev = curr;
        curr = nextTemp;
    }
    return prev;
}

复杂度分析

时间复杂度:O(n),假设 n 是列表的长度,时间复杂度是 O(n)。
空间复杂度:O(1)。

问题2:链表部分反转
对于链表的问题,根据以往的经验一般都是要建一个dummy node,连上原链表的头结点,这样的话就算头结点变动了,我们还可以通过dummy->next来获得新链表的头结点。这道题的要求是只通过一次遍历完成,就拿题目中的例子来说,变换的是2,3,4这三个点,我们需要找到第一个开始变换结点的前一个结点,只要让pre向后走m-1步即可,为啥要减1呢,因为题目中是从1开始计数的,这里只走了1步,就是结点1,用pre指向它。万一是结点1开始变换的怎么办,这就是我们为啥要用dummy结点了,pre也可以指向dummy结点。然后就要开始交换了,由于一次只能交换两个结点,所以我们按如下的交换顺序:

1 -> 2 -> 3 -> 4 -> 5 -> NULL

1 -> 3 -> 2 -> 4 -> 5 -> NULL

1 -> 4 -> 3 -> 2 -> 5 -> NULL

我们可以看出来,总共需要n-m步即可,第一步是将结点3放到结点1的后面,第二步将结点4放到结点1的后面。这是很有规律的操作,那么我们就说一个就行了,比如刚开始,pre指向结点1,cur指向结点2,然后我们建立一个临时的结点t,指向结点3(注意我们用临时变量保存某个结点就是为了首先断开该结点和前面结点之间的联系,这可以当作一个规律记下来),然后我们断开结点2和结点3,将结点2的next连到结点4上,也就是 cur->next = t->next,再把结点3连到结点1的后面结点(即结点2)的前面,即 t->next = pre->next,最后再将原来的结点1和结点2的连接断开,将结点1连到结点3,即 pre->next = t。这样我们就完成了将结点3取出,加入结点1的后方。第二步将结点4取出,加入结点1的后方,也是同样的操作,这里就不多说了,请大家自己尝试下吧,参考代码如下:

/**
 * Definition for singly-linked list.
 * struct ListNode {
 *     int val;
 *     ListNode *next;
 *     ListNode(int x) : val(x), next(NULL) {}
 * };
 */
class Solution {
public  ListNode* reverseBetween(ListNode* head, int m, int n) {
        int len = n - m;
        ListNode* root=new ListNode(-1);
        root.next = head;    
        ListNode* pre=root;
        ListNode* cur=head;
        int count = 1;
        
        while (cur != null) {
            if (count < m) {
                pre = cur;
                cur = cur.next;
                count++;
            } else if (count == m) {
                for (int j=0;j<len;j++) {
                    ListNode* tmp=cur.next;
                    cur.next = tmp.next;
                    tmp.next = pre.next;
                    pre.next = tmp;
                }
                break;
            }
        }
        
        return root.next;
    }
};

推荐阅读更多精彩内容