Leetcode0092 & 0206--Reverse Linked List 链表逆转

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      链表逆序在链表题目中还是较为常见的，这里将Leetcode中的两道题放在一起，分别是

0092 Reverse Linked List  II 和 0206 Reverse Linked List，0092在0206的基础上，提出了部分逆序的概念

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首先来看0206，题目描述为：Reverse a singly linked list.

                也就是给出一个链表，要求我们将链表全部倒置链接

想法1： 定义一个堆栈，遍历链表时均push入堆栈，pop的顺序即为逆序

/**
 * Definition for singly-linked list.
 * struct ListNode {
 *     int val;
 *     ListNode *next;
 *     ListNode(int x) : val(x), next(NULL) {}
 * };
 */
class Solution {
public:
    ListNode* reverseList(ListNode* head) {
        stack<ListNode*> list_stack;  // 元素堆栈
        ListNode *p = head;
        
        // 当链表为空时，直接返回空
        if(head==NULL){return NULL;} 
        
        // 循环结束后，p为链表最后一个有值的结点（非NULL）
        while(p->next!=NULL){
            list_stack.push(p);
            p=p->next;
        }
        
        // 逆序表表头为原链表末结点，即为p
        head=p;
        while(!list_stack.empty()){
            ListNode *q = list_stack.top();
            list_stack.pop();
            p->next=q;
            p=p->next;
        }
        
        // 此时p是原链表首元素，新链表末元素，必须赋值NULL，否则提交回超时
        p->next=NULL;
        return head;
    }
};

按照此方法提交后，Leetcode runtime 是 9ms

程序的时间复杂度是 O(2n)，因为遍历两次；

空间复杂度是 O(n)，stack大小取决于原链表的大小。

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想法2： 在遍历原链表时，直接创造新逆序链表，想法大概如下：

/**
 * Definition for singly-linked list.
 * struct ListNode {
 *     int val;
 *     ListNode *next;
 *     ListNode(int x) : val(x), next(NULL) {}
 * };
 */
class Solution {
public:
    ListNode* reverseList(ListNode* head) {
        ListNode * new_head=NULL;
        while(head!=NULL){
            ListNode * next=head->next;
            head->next=new_head;
            new_head=head;
            head=next;
        }
        return new_head;
    }
};

这种方法程序的时间复杂度，因为只遍历了一遍，是 O(n)，同时也没有耗费多余的空间

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再看题目0092，题目描述是

Reverse a linked list from position m to n. Do it in-place and in one-pass. For example: Given 1->2->3->4->5->NULL, m = 2 and n = 4, return 1->4->3->2->5->NULL. Note: Given m, n satisfy the following condition: 1 ≤ m ≤ n ≤ length of list.

要求原链表里[m,n]位置的结点进行逆序 同时保证输入m，n合法   注意: 这里结点计算从1开始

相对与题1来说，题2中相对于逆序段的逆序过程不变，只是多出了逆序段前后结点连接的问题，涉及到的结点有：

①逆序段开始的前一个结点   before_modify     ②逆序段开始的第一个结点 first_modify

③逆序段结束的最后一个结点 last_modify        ④逆序段结束后的后一个结点 after_modify

正常的链表顺序是 ① -> ② -> ③ -> ④

逆序后链表顺序是 ① -> ③ -> ② -> ④

/**
 * 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) {
        ListNode * pre_head =NULL,*p=head; 
        // pre_head=before_reverse,  p=first_reverse
        ListNode * new_head=NULL;
        int cnt=0; //count linked list position
        
        // 使用p和pre_head确定逆序段开始结点和前结点的位置
        while(p!=NULL){
            cnt++;
            if(cnt==m){break;}
            pre_head=p;p=p->next;
        }
        // 循环结束后，pre_head即为前结点位置（1），p为逆序段开始位置（2）
        
        // 因为后面循环p位置会改变，所以此时做下记录
        // 在逆序后，此结点（2）就作为逆序段末结点，直接连接后续的结点
        ListNode * reverse_first=p;
        
        // 逆序段开始逆序
        while(cnt<=n){
            ListNode *Next=p->next;
            p->next=new_head;
            new_head=p;
            p=Next;
            cnt++;
        }
        // 循环结束后，此时p为逆序段结束的后一个结点（4），连接在reverse_first（2）后面
        reverse_first->next=p;
        
        // 注意:当m=1时，pre_head=NULL，直接返回逆序链表的new_head即可
        // 否则，将new_head连接在前面正常后，返回原链表的head
        if(pre_head!=NULL){
            pre_head->next=new_head;return head;
        }else{
            return new_head;
        }
    }
};