LeetCode206

题目链接

https://leetcode-cn.com/problems/reverse-linked-list/description/

题目分析

• 要求：反转一个单向链表
• 代码模板里的ListNode给了3个构造函数，明显是方便我们构造结点用的（如果要new，最好要delete）
• 可以迭代实现，也可以递归实现

题解一：递归

思路

递归算法中有两个重要概念：递归表达式和递归出口，这一点似乎主要是在算法设计与分析课程上学得的。

• 递归出口

  递归出口越小越好，出口应该考虑到边界条件

• 递归表达式

  递归表达式是将链表分为两部分A和B，B用递归表达式递归处理，然后再将A和B“拼接”起来

过程经历

1. 找错递归出口然后修改
2. 未处理只有0或1个结点的边界情况，修改后得到代码一
3. 代码一未将递归出口最小化，修改后得到代码二
4. 代码二未利用一点（链表B反转后，原先的头结点已经是尾结点了，不需要通过遍历寻找尾结点），因此存在多余的遍历，修改后得到代码三

代码一

这一版不太优美，最后一层没用递归（递归应该最大化，出口应该最小化），而是手动实现了就又改了一版，可以再往下看（代码二）。

// Problem: LeetCode 206
// URL: https://leetcode.com/problems/reverse-linked-list/description/
// Tags: Linked List Recursion Iteration
// Difficulty: Easy

#include <iostream>
using namespace std;

struct ListNode{
    int val;
    ListNode* next;
    ListNode(): val(0), next(nullptr){}
    ListNode(int x): val(x), next(nullptr){}
    ListNode(int x, ListNode* next): val(x), next(next){}
};

class Solution{
public:
    ListNode *reverseList(ListNode *head)
    {
        // 边界：when there is no node or there is only 1 node, then it's no need to reverse,just return the input
        if(nullptr == head || nullptr == head->next){
            return head;
        }
        // 递归出口（recursive export），when there are only 2 nodes
        if(nullptr == head->next->next){
            ListNode *ptrA = head;
            ListNode *ptrB = head->next;
            ptrB->next = ptrA;
            ptrA->next = nullptr;
            return ptrB;
        }


        // 以下为递归表达式

        // devide the nodes into A(the original head) and B(the nodes except the original head).
        ListNode *ptrA = head;  // A:原先的head
        ListNode *ptrB = reverseList(head->next);  // B:将原先head以外的结点逆序并返回其head

        // look for the tail of B，寻找B的尾巴
        ListNode* tailB = ptrB;  
        while (tailB->next != nullptr){tailB = tailB->next;}

        // 将A连接到B后面并将A设置为尾结点
        tailB->next = ptrA;
        ptrA->next = nullptr;

        // 返回链表B
        return ptrB;
    }
};

int main()
{
    // system("pause");
    return 0;
}

代码二

// Problem: LeetCode 206
// URL: https://leetcode.com/problems/reverse-linked-list/description/
// Tags: Linked List Recursion Iteration
// Difficulty: Easy

#include <iostream>
using namespace std;

struct ListNode{
    int val;
    ListNode* next;
    ListNode(): val(0), next(nullptr){}
    ListNode(int x): val(x), next(nullptr){}
    ListNode(int x, ListNode* next): val(x), next(next){}
};

class Solution{
public:
    ListNode *reverseList(ListNode *head)
    {
        // 边界：when there is no node, then it's no need to reverse,just return the input
        if (nullptr == head)
        {
            return head;
        }

        // 递归出口（recursive export），when there is only 1 nodes
        if (nullptr == head->next)
        {
            return head;
        }

        // devide the nodes into A(the original head) and B(the nodes except the original head).
        ListNode *ptrA = head; // A:原先的head
        ListNode *ptrB = reverseList(head->next); // B:将原先head以外的结点逆序并返回其head

        // look for the tail of B，寻找B的尾巴
        ListNode *tailB = ptrB;
        while (tailB->next != nullptr)
        {
            tailB = tailB->next;
        }

        // 将A连接到B后面并将A设置为尾结点
        tailB->next = ptrA;
        ptrA->next = nullptr;

        // 返回链表B
        return ptrB;
    }
};

int main()
{
    // system("pause");
    return 0;
}

代码三

第二天看了题解之后，发现我自己忽略了一点：

在ListNode *ptrB = reverseList(head->next);运行后，链表B反转前的第一个结点（即head->next）已经是链表B反转后的最后一个结点，所以不需要再寻找B的尾结点了。

修改后代码如下：

// Problem: LeetCode 206
// URL: https://leetcode.com/problems/reverse-linked-list/description/
// Tags: Linked List Recursion Iteration
// Difficulty: Easy

#include <iostream>
using namespace std;

struct ListNode{
    int val;
    ListNode* next;
    ListNode(): val(0), next(nullptr){}
    ListNode(int x): val(x), next(nullptr){}
    ListNode(int x, ListNode* next): val(x), next(next){}
};

class Solution{
public:
    ListNode *reverseList(ListNode *head)
    {
        // 边界：when there is no node, then it's no need to reverse,just return the input
        if (nullptr == head)
        {
            return head;
        }

        // 递归出口（recursive export），when there is only 1 nodes
        if (nullptr == head->next)
        {
            return head;
        }

        // devide the nodes into A(the original head) and B(the nodes except the original head).
        ListNode *ptrA = head; // A:原先的head
        ListNode *ptrB = reverseList(head->next); // B:将原先head以外的结点逆序并返回其head，此时head->next已经为最后一个结点

        // 将A连接到B后面并将A设置为尾结点
        head->next->next = ptrA;
        ptrA->next = nullptr;

        // 返回链表B
        return ptrB;
    }
};

int main()
{
    // system("pause");
    return 0;
}

题解二：迭代

思路

其实就是头插法，另外要注意这道题里中链表的头结点的val是有意义的，所以最后要new出来的头结点delete掉，并返回其next。

代码一

这份代码是没有修改原链表的结构的，而是基于原链表new了一个新链表（是原链表的逆序）

// Problem: LeetCode 206
// URL: https://leetcode.com/problems/reverse-linked-list/description/
// Tags: Linked List Recursion Iteration
// Difficulty: Easy

#include <iostream>
using namespace std;

struct ListNode{
    int val;
    ListNode* next;
    ListNode(): val(0), next(nullptr){}
    ListNode(int x): val(x), next(nullptr){}
    ListNode(int x, ListNode* next): val(x), next(next){}
};

class Solution{
public:
    ListNode *reverseList(ListNode *head)
    {
        // 创建新链表
        ListNode* newHead = new ListNode(-1);
        while (head != nullptr){
            ListNode *tempNodePtr = new ListNode(head->val, head->next);
            tempNodePtr->next = newHead->next;
            newHead->next = tempNodePtr;
            // 取下一个结点
            head = head->next;
        }

        // 释放无用的头结点并返回真正的头结点
        ListNode* ret = newHead->next;
        delete newHead;
        return ret;
    }
};

int main()
{
    // system("pause");
    return 0;
}

代码二

这份代码修改了原链表的结构，直接利用了原链表的结点

// Problem: LeetCode 206
// URL: https://leetcode.com/problems/reverse-linked-list/description/
// Tags: Linked List Recursion Iteration
// Difficulty: Easy

#include <iostream>
using namespace std;

struct ListNode{
    int val;
    ListNode* next;
    ListNode(): val(0), next(nullptr){}
    ListNode(int x): val(x), next(nullptr){}
    ListNode(int x, ListNode* next): val(x), next(next){}
};

class Solution{
public:
    ListNode *reverseList(ListNode *head)
    {
        // 创建新链表
        ListNode* newHead = new ListNode(-1);
        while (head != nullptr){
            ListNode* next = head->next;
            head->next = newHead->next;
            newHead->next = head;
            // 取下一个结点
            head = next;
        }

        // 释放无用的头结点并返回真正的头结点
        ListNode* ret = newHead->next;
        delete newHead;
        return ret;
    }
};

int main()
{
    // system("pause");
    return 0;
}

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作者：@臭咸鱼

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