【算法】反转链表

问题描述

            编写带代码实现反转单链表。如 [1,2,3,4,5] 变为 [ 5,4,3,2,1 ] 

            要求空间复杂度为O(1)

先直接给出一份完整的代码，可以直接运行。

C:

#include<stdio.h>
#include<assert.h>
#include<stdlib.h>

typedef int datatype;      //链表持有的数据的类型 

typedef struct node        //结点的定义 
{
    datatype element;
    struct node*next;    

}_link_node_;
 
typedef struct             //链表的定义 
{
    _link_node_*head;
    
    size_t size;
    
}linkedlist;


/**
初始化一个带头结点的链表 
*/ 
void init_list(linkedlist*plist)
{
    plist->head = (_link_node_*)malloc(sizeof(_link_node_));
    assert(plist->head!=NULL);
    plist->head->next = NULL;
    
    plist->size = 0;
}

/**
输入链表元素创建链表。 
*/
void creat_list(linkedlist*plist)
{
    _link_node_*p1 , *p2 ;
    
    datatype temp;
    
    
    printf("input elemments , enter '#' to stop
");
    
    while(1==scanf("%d",&temp))
    {
        
        
        p1 = (_link_node_*)malloc(sizeof(_link_node_));
        p1->element = temp;
        p1->next = NULL;
        
        if(plist->head->next == NULL)
            plist->head->next = p1;
    
        else 
            p2->next = p1;
        
        p2 = p1;
        
        plist->size++;
        
    }
}

/**
打印链表 
*/
void print_list(linkedlist* plist)
{
    _link_node_*p = plist->head->next;
    printf("[");
    
    if(p!=NULL)
    {
        
        printf("%d",p->element);
        p = p->next;
        
        while(p!=NULL)
        {
            printf(",%d",p->element);
            p = p->next;
        }
        
    }
    printf("]");
}

/**
求链表的长度 
*/
size_t size_list(linkedlist* plist)
{
    return plist->size;    
}

/**
销毁链表 
*/ 
void delete_list(linkedlist*plist)
{
    _link_node_*p =  plist->head;
    _link_node_*t;
    
    
    while(p!=NULL)
    {
        t = p;
        p = p->next;
        free(t);
    }
    
}

/************************反转单链表********************************/
void reverse_list(linkedlist*plist)
{
    _link_node_* pre;       //3个游标结点指针
    _link_node_* cur;
    _link_node_* nxt;

    if (1<size_list(plist))       //链表数据多余1个，才有反转操作的必要
    {
        pre = NULL;               //初始状态
        cur = plist->head->next; 
        nxt = cur->next;

                                  //循环
        while(NULL != nxt)       
        {
            cur->next = pre;

            pre = cur;
            cur = nxt;
            nxt = nxt->next;
        }
                                 //退出循环
        cur->next = pre;
        plist->head->next = cur;
        
    } // end if

}




int main(void)
{
    
    linkedlist list;
    
    init_list(&list);
    
    creat_list(&list);
    
    printf("反转前:"); 
    print_list(&list);
    printf("
");
    
    printf("反转后:"); 
    reverse_list(&list);
    print_list(&list);
    printf("
");
    
    
    delete_list(&list);
     

    return 0;
}

测试的输入输出：

代码解析

思想是使用3个游标结点指针，一边修改结点的指针域，一边往后挪动。最后使得整个链表被反转。

构造的初始链表结构如下：

执行reverse_list函数的步骤：