第24题：反转链表

题目描述

输入一个链表，反转链表后，输出新链表的表头。

 

测试用例

// 输入的链表有多个结点
void Test1()
{
    ListNode* pNode1 = CreateListNode(1);
    ListNode* pNode2 = CreateListNode(2);
    ListNode* pNode3 = CreateListNode(3);
    ListNode* pNode4 = CreateListNode(4);
    ListNode* pNode5 = CreateListNode(5);

    ConnectListNodes(pNode1, pNode2);
    ConnectListNodes(pNode2, pNode3);
    ConnectListNodes(pNode3, pNode4);
    ConnectListNodes(pNode4, pNode5);

    ListNode* pReversedHead = Test(pNode1);

    DestroyList(pReversedHead);
}

// 输入的链表只有一个结点
void Test2()
{
    ListNode* pNode1 = CreateListNode(1);

    ListNode* pReversedHead = Test(pNode1);

    DestroyList(pReversedHead);
}

// 输入空链表
void Test3()
{
    Test(nullptr);
}

考点

1.提前想好测试用例，进行单元测试，设计时间>>编码时间，写出鲁棒代码。

思路

1.防止链表断裂，准备三个指针，保存上一个节点，当前节点，下一个节点。

2.反转链表的头节点是原链表的尾节点，尾节点就是next为nullptr的节点。

 第一遍 

ListNode* ReverseList(ListNode* pHead)
{
	//1.鲁棒1：空链表返回nullptr
	if (!pHead)
		return nullptr;

	//2.定义三个指针pPre,pNode,pNext和ReverseHead
	ListNode* pNode = pHead;
	ListNode* pPre = nullptr;
	ListNode* pNext = nullptr;
	ListNode* ReverseHead = nullptr;

	//3.while(pNode)
	while (pNode)
	{
		//3.1 记录下个节点
		pNext = pNode->m_pNext;

		//3.2 如果是尾节点，更新ReverseHead = pNode;
		if (!pNext)
			ReverseHead = pNode;

		//3.3 反转节点
		pNode->m_pNext = pPre;

		//3.4 更新pPre,pNode
		pPre = pNode;
		pNode = pNext;

	}

	//4.返回ReverseHead
	return ReverseHead;
}

第二遍

/*
struct ListNode {
	int val;
	struct ListNode *next;
	ListNode(int x) :
			val(x), next(NULL) {
	}
};*/
class Solution {
public:
    ListNode* ReverseList(ListNode* pHead) {
        //1.链表为空
        if(!pHead)
            return nullptr;
        
        //2.定义前中后三个指针，新链表的表头
        ListNode* pPre = nullptr;
        ListNode* pNode = pHead;
        ListNode* pNext = nullptr;
        ListNode* reverseNode = nullptr;
        
        //3.while pNode存在时
        while(pNode)
        {
            //3.1.防止断开，保存pNext
            pNext= pNode->next;
            
            //3.2.如果是原链表尾节点，pNext为空，更新reverseNode为pNode
            if(!pNext)
                reverseNode=pNode;
            
            //3.3反转
            pNode->next=pPre;
            
            //3.4.更新pPre,pNode
            pPre= pNode;
            pNode=pNext;
        }
        
        //4.返回reverseNode
        return reverseNode ;

    }
};

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扩展题目

用递归实现链表的反转

我们知道迭代是从前往后依次处理，直到循环到链尾；而递归恰恰相反，首先一直迭代到链尾也就是递归基判断的准则，然后再逐层返回处理到开头。

总结来说，链表翻转操作的顺序对于迭代来说是从链头往链尾，而对于递归是从链尾往链头。

我们再来看看递归实现链表翻转的实现，前面非递归方式是从前面数1开始往后依次处理，而递归方式则恰恰相反，它先循环找到最后面指向的数5，然后从5开始处理依次翻转整个链表。 

　　首先指针H迭代到底如下图所示，并且设置一个新的指针作为翻转后的链表的头。由于整个链表翻转之后的头就是最后一个数，所以整个过程NewH指针一直指向存放5的地址空间。

　　然后H指针逐层返回的时候依次做下图的处理，将H指向的地址赋值给H->next->next指针，并且一定要记得让H->next =NULL，也就是断开现在指针的链接，否则新的链表形成了环，下一层H->next->next赋值的时候会覆盖后续的值。

　　继续返回操作：

　　上图第一次如果没有将存放4空间的next指针赋值指向NULL，第二次H->next->next=H，就会将存放5的地址空间覆盖为3，这样链表一切都大乱了。接着逐层返回下去，直到对存放1的地址空间处理。

　　返回到头：

//递归
ListNode* ReverseList(ListNode* pHead)
{
	//1.结束条件 ： 如果空链表，或者 只有一个节点，返回pHead
	if (!pHead || !(pHead->m_pNext))
		return pHead;

	//2.新链表的头节点 ：递归下一个节点，递归到最后一个节点时，返回最后一个节点
	ListNode* ReverseHead = ReverseList(pHead->m_pNext);

	//3.反转，pNode->next->next=pNode
	pHead->m_pNext->m_pNext = pHead;

	//4.并将原链表的pNode->next设为空，断开
	pHead->m_pNext = nullptr;
	
	//5.返回新链表的头节点
	return ReverseHead;
}

 
递归的方法其实是非常巧的，它利用递归走到链表的末端，然后再更新每一个node的next 值 ，实现链表的反转。而newhead 的值没有发生改变，为该链表的最后一个结点，所以，反转后，我们可以得到新链表的head。