LeetCode Hot100刷题——反转链表(迭代+递归)

发布于:2025-03-10 ⋅ 阅读:(12) ⋅ 点赞:(0)

206.反转链表

给你单链表的头节点 head ,请你反转链表,并返回反转后的链表。

示例 1:

输入:head = [1,2,3,4,5]
输出:[5,4,3,2,1]

示例 2:

输入:head = [1,2]
输出:[2,1]

示例 3:

输入:head = []
输出:[]

提示:

  • 链表中节点的数目范围是 [0, 5000]
  • -5000 <= Node.val <= 5000

反转链表通常有两种方法:迭代法和递归法。

迭代法(双指针)

        假设原来的链表是1->2->3->4->5->null,反转后变成null<-1<-2<-3<-4<-5。那在迭代的时候,初始状态应该是prev=null,current=head。然后循环处理每个节点:                        

        在循环中,首先保存当前节点的下一个节点nextTemp,然后把当前节点的next指向prev。接着prev移动到current的位置,current移动到nextTemp的位置。直到current为null,此时prev就是新的头节点。

实现代码:

/**
 * Definition for singly-linked list.
 * public class ListNode {
 * int val;
 * ListNode next;
 * ListNode() {}
 * ListNode(int val) { this.val = val; }
 * ListNode(int val, ListNode next) { this.val = val; this.next = next; }
 * }
 */
class Solution {
    public ListNode reverseList(ListNode head) {
        ListNode current = head;
        ListNode prev = null;
        while (current != null) {
            ListNode nextTemp = current.next; // 保存下一个节点
            current.next = prev; /// 反转指针
            prev = current; // 前移prev
            current = nextTemp; // 前移current
        }
        return prev; // prev即为新链表的头结点
    }
}

步骤解释:

  1. 初始化指针:使用两个指针prevcurrent,初始时prevnullcurrent指向头节点head

  2. 遍历链表:在current不为null时循环处理每个节点。

    • 保存下一个节点:临时存储current.nextnextTemp,防止反转指针后丢失后续节点。

    • 反转指针:将当前节点currentnext指向prev,完成当前节点的反转。

    • 移动指针:将prev移动到当前current的位置,current移动到之前保存的nextTemp位置。

  3. 返回新头节点:当循环结束时,currentnullprev指向原链表的最后一个节点,即反转后的新头节点。

递归法

递归方法的步骤如下:

  1. 递归终止条件:当前节点为空或下一个子节点为空,返回当前节点
  2. 递归反转后续链表,得到反转后的头结点
  3. 将当前节点的下一个节点的next指向当前节点,形成反转
  4. 将当前节点的next设为null,断开原来的连接
  5. 返回反转后的头结点

实现代码

class Solution {
    public ListNode reverseList(ListNode head) {
        // 递归法
        // 递归终止条件,空链表或单链表无需反转
        if (head == null || head.next == null) {
            return head;
        }

        // 递归反转后续链表,得到新头结点
        ListNode newHead = reverseList(head.next);

        // 调整指针方向,将当前节点的下一个节点的next指向自己
        head.next.next = head;

        // 断开当前节点的原指向,防止循环
        head.next = null;

        // 返回新头结点
        return newHead;
    }
}

示例分析

1. 递归调用栈展开

递归从头部节点 1 开始,逐层深入,直到链表末尾的节点 5。以下是调用栈的展开过程:

reverseList(1) → reverseList(2) → reverseList(3) → reverseList(4) → reverseList(5)

终止条件触发:当调用 reverseList(5) 时,5.next == null,直接返回 5(此时 newHead = 5)。

2. 递归回溯与指针调整

递归开始逐层回溯,每层处理当前节点并调整指针方向:

层 4(head = 4

  • 输入链表状态4 → 5

  • 操作步骤

    1. 收到下层返回的 newHead = 5

    2. 调整指针4.next.next = 4 → 5.next = 4(形成 5 → 4)。

    3. 断开原链4.next = null(防止 4 → 5 循环)。

  • 输出链表状态5 → 4 → null

  • 返回newHead = 5

层 3(head = 3

  • 输入链表状态3 → 4 → null(原链未修改时,3.next 仍指向 4)。

  • 操作步骤

    1. 收到下层返回的 newHead = 5

    2. 调整指针3.next.next = 3 → 4.next = 3(形成 5 → 4 → 3)。

    3. 断开原链3.next = null

  • 输出链表状态5 → 4 → 3 → null

  • 返回newHead = 5

层 2(head = 2

  • 输入链表状态2 → 3 → null(原链未修改时,2.next 指向 3)。

  • 操作步骤

    1. 收到下层返回的 newHead = 5

    2. 调整指针2.next.next = 2 → 3.next = 2(形成 5 → 4 → 3 → 2)。

    3. 断开原链2.next = null

  • 输出链表状态5 → 4 → 3 → 2 → null

  • 返回newHead = 5

层 1(head = 1

  • 输入链表状态1 → 2 → null(原链未修改时,1.next 指向 2)。

  • 操作步骤

    1. 收到下层返回的 newHead = 5

    2. 调整指针1.next.next = 1 → 2.next = 1(形成 5 → 4 → 3 → 2 → 1)。

    3. 断开原链1.next = null

  • 输出链表状态5 → 4 → 3 → 2 → 1 → null

  • 返回newHead = 5

总结

  1. 递归终止条件:处理到链表末尾时直接返回。

  2. 递归分解问题:假设后续链表已反转,只需调整当前节点和下一个节点的指针。

  3. 指针操作:通过 head.next.next = head 和 head.next = null 完成局部反转并断开原链。


网站公告

今日签到

点亮在社区的每一天
去签到