剑指offer | 面试题18：反转链表

千羽

发布于 2021-12-29 13:15:27

4610

发布于 2021-12-29 13:15:27

文章被收录于专栏：程序员千羽

死磕算法系列文章

“Leetcode : https://leetcode-cn.com/problems/fan-zhuan-lian-biao-lcof
“GitHub : https://github.com/nateshao/leetcode/blob/main/algo-notes/src/main/java/com/nateshao/sword_offer/topic_18_reverseList/Solution.java

剑指 Offer 18. 反转链表

题目描述：定义一个函数，输入一个链表的头节点，反转该链表并输出反转后链表的头节点。

示例:

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

限制：0 <= 节点个数 <= 5000

解题思路：

如下图所示，题目要求将链表反转。有迭代（双指针）、递归两种实现方法。

方法一：迭代（双指针）

考虑遍历链表，并在访问各节点时修改 next 引用指向，算法流程见注释。

复杂度分析：

时间复杂度 O(N)： 遍历链表使用线性大小时间。
空间复杂度 O(1)： 变量 pre 和 cur 使用常数大小额外空间。

package com.nateshao.sword_offer.topic_18_reverseList;

/**
 * @date Created by 邵桐杰 on 2021/11/22 19:41
 * @微信公众号 程序员千羽
 * @个人网站 www.nateshao.cn
 * @博客 https://nateshao.gitee.io
 * @GitHub https://github.com/nateshao
 * @Gitee https://gitee.com/nateshao
 * Description: 反转链表
 * 思路：定义两个指针，反向输出
 * https://leetcode-cn.com/problems/fan-zhuan-lian-biao-lcof
 */
public class Solution {

    /**
     * 解法一：迭代：两个指针，反向输出，时间复杂度：O(n)，空间复杂度：O(1)
     *
     * @param head
     * @return
     */
    public ListNode reverseList(ListNode head) 
        ListNode pre = null;
        ListNode cur = head;
        while (cur != null) {
            ListNode tmp = cur.next;
            cur.next = pre;
            pre = cur;
            cur = tmp;
        }
        return pre;
    }
 /**
     * 解法一：迭代2：两个指针
     * 精选解答
     *
     * @param head
     * @return
     */
    public ListNode reverseList1(ListNode head) {
        ListNode cur = head, pre = null;
        while (cur != null) {
            ListNode tmp = cur.next; // 暂存后继节点 cur.next
            cur.next = pre;          // 修改 next 引用指向
            pre = cur;               // pre 暂存 cur
            cur = tmp;               // cur 访问下一节点
        }
        return pre;
    }
    public class ListNode {
        int val;
        ListNode next;
        ListNode(int x) {
            val = x;
        }
    }
}

方法二：递归

考虑使用递归法遍历链表，当越过尾节点后终止递归，在回溯时修改各节点的 next 引用指向。

`recur(cur, pre)` 递归函数：

终止条件：当 cur 为空，则返回尾节点 pre （即反转链表的头节点）；
递归后继节点，记录返回值（即反转链表的头节点）为 res ；
修改当前节点 cur 引用指向前驱节点 pre ；
返回反转链表的头节点 res ；

reverseList(head) 函数：

调用并返回 recur(head, null) 。传入 null 是因为反转链表后， head 节点指向 null ；

复杂度分析：

时间复杂度 O(N)) ： 遍历链表使用线性大小时间。
空间复杂度 O(N)： 遍历链表的递归深度达到 N ，系统使用 O(N)大小额外空间。

package com.nateshao.sword_offer.topic_18_reverseList;

/**
 * @date Created by 邵桐杰 on 2021/11/22 19:41
 * @微信公众号 程序员千羽
 * @个人网站 www.nateshao.cn
 * @博客 https://nateshao.gitee.io
 * @GitHub https://github.com/nateshao
 * @Gitee https://gitee.com/nateshao
 * Description: 反转链表
 * 思路：定义两个指针，反向输出
 * https://leetcode-cn.com/problems/fan-zhuan-lian-biao-lcof
 * https://leetcode-cn.com/problems/fan-zhuan-lian-biao-lcof/solution/jian-zhi-offer-24-fan-zhuan-lian-biao-die-dai-di-2/
 */
public class Solution {

    /**
     * 递归：时间复杂度：O(n)，空间复杂度：O(n)
     *
     * @param head
     * @return
     */
    public static ListNode reverseList3(ListNode head) {
        if (head == null || head.next == null) {
            return head;
        }
        ListNode newHead = reverseList3(head.next);
        head.next.next = head;
        head.next = null;
        return newHead;
    }

    public ListNode reverseList4(ListNode head) {
        ListNode cur = head, pre = null;
        while (cur != null) {
            ListNode tmp = cur.next; // 暂存后继节点 cur.next
            cur.next = pre;          // 修改 next 引用指向
            pre = cur;               // pre 暂存 cur
            cur = tmp;               // cur 访问下一节点
        }
        return pre;
    }


    public class ListNode {
        int val;
        ListNode next;

        ListNode(int x) {
            val = x;
        }
    }

}