单链表反转的分析及实现

  • 我先画一个单链表,这个单链表有4个元素。我的思路就是,每次把第二个元素提到最前面来。比如下面是第一次交换,我们先让头结点的next域指向结点a2,再让结点a1的next域指向结点a3,最后将结点a2的next域指向结点a1,就完成了第一次交换。

第一次交换

  • 然后进行相同的交换将结点a3移动到结点a2的前面,然后再将结点a4移动到结点a3的前面就完成了反转。

第二次交换

第三次交换

  • 思路有了,那就可以写代码了。这里我们需要额外的两个工作指针来辅助交换。这个下面的步骤慢慢理解下,结合图片。注意结点之间的关系要先断再连。

步骤:

  1. 定义当前结点 current,初始值为首元结点,current = L->next;
  2. 定义当前结点的后继结点 pnext, pnext = current->next; 
  3. 只要 pnext 存在,就执行以下循环:
  • 定义新节点 prev,它是 pnext的后继结点,prev = pnext->next;
  • 把pnext的后继指向current, pnext->next = current;
  • 此时,pnext 实际上已经到了 current 前一位成为新的current,所以这个时候 current 结点实际上成为新的 pnext,current = pnext;
  • 此时,新的 current 就是 pnext,current = pnext;
  • 而新的 pnext 就是 prev,pnext = prev;
  1. 最后将头结点与 current 重新连上即可,L->next = current;

函数设计如下:

image.png

其实在你写函数的时候,我也写了个函数,也能运行。思路也差不多,不过你的current一直是表的第一个结点,我这里的current始终是首元结点的值,我的函数需要每次对pnext重新赋值。一会解释下。

image.png
  1. p = current->next; p 就相当于前面的 pnext。(图1中a2即为p)
  2. current->next = p->next; p->next 就相当于 prev的角色,这句代码意思是 current 的后继指向 prev.(相当于图1中a1->next = a3(a2->next))
  3. p->next = L->next; 这句就是 p 的后继直接指向首元节点。(相当于图1中a2->next = a1)
  4. L->next = p; 然后再将头结点指向 p。(相当于图1中L->next = a2)

参照图就很容易理解上面的步骤了。我觉得我这么写比你的清晰一些。我先将current指向prev,再将pnext指向current,最后将头结点指向pnext。

这个是程序运行的结果。

image.png

最后附上完整代码,反转有两个函数。

  • 方法1,current始终保持在第一位,pnext与prev遍历并完成交换。
  • 方法2,current始终是原链表的第一个数,然后把pnext不断移动到首位。
  1 #include<stdio.h>
  2 #include<stdlib.h>
  3 #include<time.h>
  4 
  5 #define OK 1
  6 #define ERROR 0
  7 #define TRUE 1
  8 #define FALSE 0
  9 
 10 #define MAXSIZE 20 /* 存储空间初始分配量 */
 11 
 12 typedef int Status;/* Status是函数的类型,其值是函数结果状态代码,如OK等 */
 13 typedef int ElemType;/* ElemType类型根据实际情况而定,这里假设为int */
 14 
 15 typedef struct Node
 16 {
 17     ElemType data;
 18     struct Node *next;
 19 }Node;
 20 /* 定义LinkList */
 21 typedef struct Node *LinkList;
 22 
 23 /* 初始化顺序线性表 */
 24 Status InitList(LinkList *L)
 25 {
 26     *L=(LinkList)malloc(sizeof(Node)); /* 产生头结点,并使L指向此头结点 */
 27     if(!(*L)) /* 存储分配失败 */
 28     {
 29         return ERROR;
 30     }
 31     (*L)->next=NULL; /* 指针域为空 */
 32 
 33     return OK;
 34 }
 35 
 36 /* 初始条件:顺序线性表L已存在。操作结果:返回L中数据元素个数 */
 37 int ListLength(LinkList L)
 38 {
 39     int i=0;
 40     LinkList p=L->next; /* p指向第一个结点 */
 41     while(p)
 42     {
 43         i++;
 44         p=p->next;
 45     }
 46     return i;
 47 }
 48 
 49 /* 初始条件:顺序线性表L已存在。操作结果:将L重置为空表 */
 50 Status ClearList(LinkList *L)
 51 {
 52     LinkList p,q;
 53     p=(*L)->next;           /*  p指向第一个结点 */
 54     while(p)                /*  没到表尾 */
 55     {
 56         q=p->next;
 57         free(p);
 58         p=q;
 59     }
 60     (*L)->next=NULL;        /* 头结点指针域为空 */
 61     return OK;
 62 }
 63 
 64 /* 初始条件:顺序线性表L已存在 */
 65 /* 操作结果:依次对L的每个数据元素输出 */
 66 Status ListTraverse(LinkList L)
 67 {
 68     LinkList p=L->next;
 69     while(p)
 70     {
 71         visit(p->data);
 72         p=p->next;
 73     }
 74     printf("\n");
 75     return OK;
 76 }
 77 
 78 Status visit(ElemType c)
 79 {
 80     printf("-> %d ",c);
 81     return OK;
 82 }
 83 
 84 /* 初始条件:顺序线性表L已存在,1≤i≤ListLength(L) */
 85 /* 操作结果:用e返回L中第i个数据元素的值 */
 86 Status GetElem(LinkList L,int i,ElemType *e)
 87 {
 88     int j;
 89     LinkList p;        /* 声明一结点p */
 90     p = L->next;        /* 让p指向链表L的第一个结点 */
 91     j = 1;        /*  j为计数器 */
 92     while (p && j < i)  /* p不为空或者计数器j还没有等于i时,循环继续 */
 93     {
 94         p = p->next;  /* 让p指向下一个结点 */
 95         ++j;
 96     }
 97     if ( !p || j>i )
 98         return ERROR;  /*  第i个元素不存在 */
 99     *e = p->data;   /*  取第i个元素的数据 */
100     return OK;
101 }
102 
103 /* 初始条件:顺序线性表L已存在 */
104 /* 操作结果:返回L中第1个与e满足关系的数据元素的位序。 */
105 /* 若这样的数据元素不存在,则返回值为0 */
106 int LocateElem(LinkList L,ElemType e)
107 {
108     int i=0;
109     LinkList p=L->next;
110     while(p)
111     {
112         i++;
113         if(p->data==e) /* 找到这样的数据元素 */
114                 return i;
115         p=p->next;
116     }
117 
118     return 0;
119 }
120 
121 /*  随机产生n个元素的值,建立带表头结点的单链线性表L(头插法) */
122 void CreateListHead(LinkList *L, int n)
123 {
124     LinkList p;
125     int i;
126     srand(time(0));                         /* 初始化随机数种子 */
127     *L = (LinkList)malloc(sizeof(Node));
128     (*L)->next = NULL;                      /*  先建立一个带头结点的单链表 */
129     for (i=0; i < n; i++)
130     {
131         p = (LinkList)malloc(sizeof(Node)); /*  生成新结点 */
132         p->data = rand()%100+1;             /*  随机生成100以内的数字 */
133         p->next = (*L)->next;
134         (*L)->next = p;                        /*  插入到表头 */
135     }
136 }
137 
138 /*  随机产生n个元素的值,建立带表头结点的单链线性表L(尾插法) */
139 void CreateListTail(LinkList *L, int n)
140 {
141     LinkList p,r;
142     int i;
143     srand(time(0));                      /* 初始化随机数种子 */
144     *L = (LinkList)malloc(sizeof(Node)); /* L为整个线性表 */
145     r=*L;                                /* r为指向尾部的结点 */
146     for (i=0; i < n; i++)
147     {
148         p = (Node *)malloc(sizeof(Node)); /*  生成新结点 */
149         p->data = rand()%100+1;           /*  随机生成100以内的数字 */
150         r->next=p;                        /* 将表尾终端结点的指针指向新结点 */
151         r = p;                            /* 将当前的新结点定义为表尾终端结点 */
152     }
153     r->next = NULL;                       /* 表示当前链表结束 */
154 }
155 
156 /* 初始条件:顺序线性表L已存在,1≤i≤ListLength(L), */
157 /* 操作结果:在L中第i个位置之前插入新的数据元素e,L的长度加1 */
158 Status ListInsert(LinkList *L,int i,ElemType e)
159 {
160     int j;
161     LinkList p,s;
162     p = *L;     /* 声明一个结点 p,指向头结点 */
163     j = 1;
164     while (p && j < i)     /* 寻找第i个结点 */
165     {
166         p = p->next;
167         ++j;
168     }
169     if (!p || j > i)
170         return ERROR;   /* 第i个元素不存在 */
171     s = (LinkList)malloc(sizeof(Node));  /*  生成新结点(C语言标准函数) */
172     s->data = e;
173     s->next = p->next;      /* 将p的后继结点赋值给s的后继  */
174     p->next = s;          /* 将s赋值给p的后继 */
175     return OK;
176 }
177 
178 /* 初始条件:顺序线性表L已存在,1≤i≤ListLength(L) */
179 /* 操作结果:删除L的第i个数据元素,并用e返回其值,L的长度减1 */
180 Status ListDelete(LinkList *L,int i,ElemType *e)
181 {
182     int j;
183     LinkList p,q;
184     p = *L;
185     j = 1;
186     while (p->next && j < i)    /* 遍历寻找第i个元素 */
187     {
188         p = p->next;
189         ++j;
190     }
191     if (!(p->next) || j > i)
192         return ERROR;           /* 第i个元素不存在 */
193     q = p->next;
194     p->next = q->next;            /* 将q的后继赋值给p的后继 */
195     *e = q->data;               /* 将q结点中的数据给e */
196     free(q);                    /* 让系统回收此结点,释放内存 */
197     return OK;
198 }
199 
200 /* 单链表反转/逆序 */
201 Status ListReverse(LinkList L)
202 {
203     LinkList current,pnext,prev;
204     if(L == NULL || L->next == NULL)
205         return L;
206     current = L->next;  /* p1指向链表头节点的下一个节点 */
207     pnext = current->next;
208     current->next = NULL;
209     while(pnext)
210     {
211         prev = pnext->next;
212         pnext->next = current;
213         current = pnext;
214         pnext = prev;
215     }
216     //printf("current = %d,next = %d \n",current->data,current->next->data);
217     L->next = current;  /* 将链表头节点指向p1 */
218     return L;
219 }
220 
221 Status ListReverse2(LinkList L)
222 {
223     LinkList current, p;
224 
225     if (L == NULL)
226     {
227         return NULL;
228     }
229     current = L->next;
230     while (current->next != NULL)
231     {
232         p = current->next;
233         current->next = p->next;
234         p->next = L->next;
235         L->next = p;
236         ListTraverse(L);
237         printf("current = %d, \n", current -> data);
238     }
239     return L;
240 }
241 
242 int main()
243 {
244     LinkList L;
245     Status i;
246     int j,k,pos,value;
247     char opp;
248     ElemType e;
249 
250     i=InitList(&L);
251     printf("链表L初始化完毕,ListLength(L)=%d\n",ListLength(L));
252 
253     printf("\n1.整表创建(头插法) \n2.整表创建(尾插法) \n3.遍历操作 \n4.插入操作");
254     printf("\n5.删除操作 \n6.获取结点数据 \n7.查找某个数是否在链表中 \n8.置空链表");
255     printf("\n9.链表反转逆序");
256     printf("\n0.退出 \n请选择你的操作:\n");
257     while(opp != '0'){
258         scanf("%c",&opp);
259         switch(opp){
260             case '1':
261                 CreateListHead(&L,10);
262                 printf("整体创建L的元素(头插法):\n");
263                 ListTraverse(L);
264                 printf("\n");
265                 break;
266 
267             case '2':
268                 CreateListTail(&L,10);
269                 printf("整体创建L的元素(尾插法):\n");
270                 ListTraverse(L);
271                 printf("\n");
272                 break;
273 
274             case '3':
275                 ListTraverse(L);
276                 printf("\n");
277                 break;
278 
279             case '4':
280                 printf("要在第几个位置插入元素?");
281                 scanf("%d",&pos);
282                 printf("插入的元素值是多少?");
283                 scanf("%d",&value);
284                 ListInsert(&L,pos,value);
285                 ListTraverse(L);
286                 printf("\n");
287                 break;
288 
289             case '5':
290                 printf("要删除第几个元素?");
291                 scanf("%d",&pos);
292                 ListDelete(&L,pos,&e);
293                 printf("删除第%d个元素成功,现在链表为:\n", pos);
294                 ListTraverse(L);
295                 printf("\n");
296                 break;
297 
298             case '6':
299                 printf("你需要获取第几个元素?");
300                 scanf("%d",&pos);
301                 GetElem(L,pos,&e);
302                 printf("第%d个元素的值为:%d\n", pos, e);
303                 printf("\n");
304                 break;
305 
306             case '7':
307                 printf("输入你需要查找的数:");
308                 scanf("%d",&pos);
309                 k=LocateElem(L,pos);
310                 if(k)
311                     printf("第%d个元素的值为%d\n",k,pos);
312                 else
313                     printf("没有值为%d的元素\n",pos);
314                 printf("\n");
315                 break;
316 
317             case '8':
318                 i=ClearList(&L);
319                 printf("\n清空L后:ListLength(L)=%d\n",ListLength(L));
320                 ListTraverse(L);
321                 printf("\n");
322                 break;
323 
324             case '9':
325                 ListReverse2(L);
326                 printf("\n反转L后\n");
327                 ListTraverse(L);
328                 printf("\n");
329                 break;
330 
331             case '0':
332                 exit(0);
333         }
334     }
335     return 0;
336 }

有两个方法可以实现单链表的反转:

方法一:

 1 #include <stdio.h>
 2 #include <stdlib.h>
 3 
 4 typedef struct Node
 5 {
 6     int data;
 7     struct Node *next; 
 8 }Node; 
 9 Node *head,*p; 
10 
11 Node * ReverseLink(Node *head)
12 {
13     Node *p1, *p2, *p3;
14     if(head==NULL || head->next==NULL)
15         return head;
16     p1=head, p2=p1->next;
17     while(p2)
18     {
19         p3=p2->next;
20         p2->next=p1;
21         p1=p2;
22         p2=p3;
23     }
24     head->next=NULL;
25     head=p1;
26     return head;
27 }
28 
29 void CreateList(int n)
30 {
31     Node *q;  
32     int i;
33     printf("Input %2d data: ",n); 
34     head=(Node *)malloc(sizeof(Node)); 
35     q=head;
36     scanf("%d",&q->data);
37     for(i=2;i<=n;i++)
38     {
39         q->next=(Node *)malloc(sizeof(Node));
40         q=q->next;
41         scanf("%d",&q->data);
42     }
43     q->next=NULL;
44 } 
45 
46 void PrintList() 
47 { 
48     Node *q; 
49     q=head; 
50     while (q!=NULL) 
51     { 
52         printf("%-8d",q->data);
53         q=q->next;
54     }
55     printf("\n");
56 }
57 
58 void main()
59 {
60     CreateList(5);
61     PrintList();
62     head=ReverseLink(head);
63     PrintList();
64 }

方法二:

 1 #include <iostream>
 2 #include <assert.h>
 3 using namespace std; 
 4 
 5 struct LNode{    
 6     char data;   
 7     LNode * next;
 8 }; 
 9 
10 LNode * initList()
11 {   
12     LNode *head=new LNode; 
13     LNode *curPtr, *newPtr;  
14     curPtr=head;   
15     int i=0;    
16     char ch='A';   
17     while(i++<10) 
18     {        
19         newPtr=new LNode; 
20         newPtr->data=ch++; 
21         curPtr->next=newPtr;
22         curPtr=newPtr;
23     }    
24     newPtr->next=NULL;
25     return head;
26 } 
27 
28 void print(LNode *head)
29 {    
30     LNode *ptr=head->next;
31     while(ptr != NULL)
32     {        
33         cout << ptr->data << "  ";
34         ptr=ptr->next;
35     }    
36     cout << endl;
37 }  
38 
39 void reverse(LNode *head)
40 {   
41     assert(head != NULL && head->next != NULL);
42     LNode *ptr=head->next->next;
43     head->next->next=NULL;     
44     while(ptr != NULL)   
45     {       
46         LNode *tmp=ptr->next;    
47         ptr->next=head->next;   
48         head->next=ptr;        
49         ptr=tmp;
50     }
51 } 
52 
53 int main()
54 {   
55     LNode *head=initList();  
56     print(head);   
57     cout << "After reverse: " << endl; 
58     reverse(head);   
59     print(head);     
60     system("PAUSE");   
61     return 0;
62 }

参考:http://www.cnblogs.com/heyonggang/p/3304838.html

http://www.nowamagic.net/librarys/veda/detail/2241

http://blog.csdn.net/hyg0811/article/details/11113623

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