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反转链表的思考和详细理解(迭代&递归)

反转链表的思考和详细理解(迭代&递归)

作者: T_Yang | 来源:发表于2020-03-12 14:46 被阅读0次

    反转链表算法很经典了,我们面试也经常会遇到。
    大致的话会分为两种解法:一种是迭代 一种是递归

    一、迭代法

    public ListNode reverseList(ListNode head) {
            ListNode pre = null, cur = head, tmp = null;
            while (cur != null) {
                //存储下一个节点地址
                tmp = cur.next;
                //把当前节点指向上个节点
                cur.next = pre;
    
                //两个节点分别往前挪
                //上一个节点往前挪
                pre = cur;
                //当前节点往前拖
                cur = tmp;
            }
            return pre;
        }
    

    主要思路就是
    先创建pre节点为nullcur节点指向链表的头结点headtmp为临时变量用于存储当前节点的下个节点。
    然后先tmp将当前节点的next节点存储后,将cur节点反转,指向pre节点。

    while第一次循环时我们完成了第一个反转,就是将cur(也就是头结点)指向了pre(上个节点为null)。
    随后我们将curpre向后移动,因为之前我们用tmp存储了cur的下一个结点,所以我们需要将cur的值先赋值给pre,然后再将tmp(下个要反转的结点)赋值给cur(如果不先赋值precur就被tmp覆盖了,你懂的~)

    如图所示


    迭代法反转链表示意图(图片来自leedcode-206)

    这样我们whlie循环介绍结束以后,以当前节点cur为条件,当cur移动到尾结点的后一个,也就是为null时,这时上个节点pre正好指向链表最后一个节点,我们也完成了链表的反转,此时的头结点就是pre,直接返回。

    我们也可以稍稍改造一下 省略掉tmp变量,以head(当前节点)来替代
    如下:

    public ListNode reverseList(ListNode head) {
            ListNode pre = null, cur = head;
            while (cur != null) {
                //直接把下个节点指向头结点完成反转
                head = head.next;
    
                //把当前节点(cur是之前的头结点)指向上个节点 与之前一样
                cur.next = pre;
    
                //两个节点分别往前挪
                //上一个节点往前挪
                pre = cur;
                //当前节点往前拖 由于头结点已经指向了下一个结点 直接挪动即可
                cur = head;
    
                //每次循环完毕之后 head就指向下个节点
            }
            return pre;
        }
    

    二、递归法

    一般来说,递归解决问题的代码总是精简的,但是思路却很难想得通,我们要做的不仅仅是去演算别人写出的算法,而是要总结出递归的思路,以便应对每个有规律问题的递归解答方式。

    先列举下阶乘的递归写法:

    int factorial(int n) {
        if (n == 1) return 1;
        return n * factorial(n - 1);
    }
    

    阶乘想必大家见识的多了,求n!有很多种解法,最直接的莫过于循环乘积。
    上面的是阶乘的递归写法,我们可以看到,递归总是有一个出口---防止代码进行无限循环
    递归的思想首先是假设,求n!的时候我们假设已经算完了1*2*3...*(n-1)

    我们甚至可以这么写:

    int factorial(int n) {
        if (n == 1) return 1;
        return n * (n - 1) * factorial(n - 2);
    }
    

    这个思路也就是我们假设已经算完了1*2*3...*(n-2)

    所以递归思想有先决的两个条件 1.假设 2.出口
    然后就是核心逻辑,调用自身。

    我们来看反转链表的问题:

    首先我们有一个1->2->3->4->5->null的链表,想将它反转成5->4->3->2->1->null。如下图所示:

    反转链表示意图

    1.假设

    我们按照阶乘的思路假设,假设除了头结点head(也就是1),后面都反转好了。也就是:

    假设除头结点 其他都反转好了示意图

    代码就为:ListNode newHead = reverseList(head.next);
    意思就是我们把1的下个 2传进去 期望返回上面图中的样子。

    此时的1在干啥?它也在:
    1(也就是head)是始终都指向2的。
    但是通过我们的假设2345都叛变了,变成了下面的样子:

    1(头结点状况示意图)

    此时要做什么?就是将1(head)节点和2节点之间弄好:
    也就是

         //把1的next节点的next指向自身
         head.next.next = head;
    
    head.next.next = head之后

    然后我们发现1仍然指向2(嗯,1很忠贞鉴定不移),我们最终要反转成图1的样子,也就需要增加:

    head.next = null;
    

    就变成如下的样子:

    head.next = null
    我们发现已经反转成了想要的模样。
    此时需要一个返回值,返回什么,是head吗?还是newHead?
    我们肯定要返回反转后链表的头结点,也就是我们假设后的返回值,即newHead

    2.出口

    情况1:肯定就是我们的head是一个空 那么我们返回null就可以了。

    if (head == null) return null;
    

    情况2:反转链表起码两个才有意义,如果当前链表只有一个head呢?那我们返回head就可以了

    if (head.next == null) return head;
    

    总结以上情况,代码如下:

    public ListNode reverseList(ListNode head) {
            if (head == null || head.next == null) return head;
    
            ListNode newHead = reverseList(head.next);
            head.next.next = head;
            head.next = null;
            return newHead;
    }
    

    这就是反转链表的递归解法。

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