全面分析再动手的习惯：链表的反转问题（递归和非递归方式）

1. 

https://www.cnblogs.com/kubixuesheng/p/4394509.html

定义一个方法（函数），实现输入一个链表的头结点，然后可以反转这个链表的方向，并输出反转之后的链表的头结点。

typedef struct Node{
    int data;
    Node *next;
} Node, *List;

链表类的问题，涉及到了很多指针的操作，需要严谨的分析，全面的分析问题之后，在开始写代码，磨刀不误砍柴工！反转链表，直接的想法，就是把链表中指针的方向反转就可以了，如图所示：

假设 i 结点之前，我们把所有的结点的指针都已经反转了，那么自然 i 和以后的结点链接发生了断裂！如下图；

这样的话，无法继续遍历 i 以后的结点了，那么自然想到，在断链之前，提前保存之前的状态。那么自然想到定义三个指针，分别指向当前结点 i，i 的后继 j，i 的前驱 h 结点。保存断链之前的三个结点的连接状态。然后，假设没问题了，那么继续反转完毕，最后链表的尾结点就是反正链表的头结点了，也就是 next 为 null 的结点，是原始链表的尾结点。

#include <iostream>
using namespace std;

typedef struct Node{
    int data;
    Node *next;
} Node, *List;

Node * reverseList(List head){
    //定义三个指针，保存原来的连接的状态
    //当前结点指针
    Node *pnow = head;
    //当前结点的前驱指针，初始化是 NULL
    Node *pre = NULL;
    //当前结点的后继指针，初始化也是 null
    Node *pnext = NULL;
    //定义尾指针
    Node *tail = NULL;
    //开始遍历链表
    while(pnow != NULL){
        //如果当前结点不是 null，那么初始化 pnext 指针指向当前结点的下一个结点
        pnext = pnow->next;
        //如果找到了尾结点，初始化 tail 指针
        if(NULL == pnext){
            tail = pnow;
        }
        //进行链表的反转，当前结点的 next 指针指向前一个结点，实现链表方向的反转，此时发生了断链
        pnow->next = pre;
        //勿忘断链的情形，需要使用 pre 指针保存状态，pre 等价于是后移一个结点
        pre = pnow;
        //pnow 后移一个结点
        pnow = pnext;
    }
    
    return tail;
}

定义的这个三个指针，目的就是防止断链之后无法继续遍历链表以后的结点，实现全部的反转。当 pnow 的 next 指向 pnow 的前驱pre（初始化是 null）的时候，已经实现了 pnow 和前驱pre的方向反转，但是 pnow 此时就和后继pnext断链了，那么使用 pre 后移的方式，指向 pnow，同时 pnow 也后移，指向 pnext，而 pnext 继续指向更新之后的 pnow 的 next 结点即可。从而实现了状态的保存，继续遍历全部结点，实现链表反转。

注意关于链表问题的常见注意点的思考：

1、如果输入的头结点是 NULL，或者整个链表只有一个结点的时候

2、链表断裂的考虑

下面看看递归的实现方式

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。

//递归方式
Node * reverseList(List head)
{
    //如果链表为空或者链表中只有一个元素
    if(head == NULL || head->next == NULL)
    {
        return head;
    }
    else
    {
        //先反转后面的链表，走到链表的末端结点
        Node *newhead = reverseList(head->next);
        //再将当前节点设置为后面节点的后续节点
        head->next->next = head;
        head->next = NULL;
        
        return newhead;
    }
}


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2. 

 https://blog.csdn.net/u013132035/article/details/80589657
题目：

定义一个函数，输入一个链表的头结点，反转该链表并输出反转后链表的头结点。链表结点定义如下：

struct ListNode{
int m_nKey,
ListNode * m_pNext;
}
思路：

为了正确地反转一个链表，需要调整链表中指针的方向。为了将复杂的过程说清楚，这里借助于下面的这张图片。

上面的图中所示的链表中，h、i和j是3个相邻的结点。假设经过若干操作，我们已经把h结点之前的指针调整完毕，这个结点的m_pNext都指向前面的一个结点。接下来我们把i的m_pNext指向h，此时结构如上图所示。

从上图注意到，由于结点i的m_pNext都指向了它的前一个结点，导致我们无法在链表中遍历到结点j。为了避免链表在i处断裂，我们需要在调整结点i的m_pNext之前，把结点j保存下来。

即在调整结点i的m_pNext指针时，除了需要知道结点i本身之外，还需要i的前一个结点h，因为我们需要把结点i的m_pNext指向结点h。同时，还需要实现保存i的一个结点j，以防止链表断开。故我们需要定义3个指针，分别指向当前遍历到的结点、它的前一个结点及后一个结点。故反转结束后，新链表的头的结点就是原来链表的尾部结点。尾部结点为m_pNext为null的结点。

代码实现：

public class ListNode {
public int data;
public ListNode next;
}
public ListNode reverseList(ListNode pHead){
ListNode pReversedHead = null; //反转过后的单链表存储头结点
ListNode pNode = pHead; //定义pNode指向pHead;
ListNode pPrev = null; //定义存储前一个结点
while(pNode != null){
ListNode pNext = pNode.next; //定义pNext指向pNode的下一个结点
if(pNext==null){ //如果pNode的下一个结点为空，则pNode即为结果
pReversedHead = pNode;
}
pNode.next = pPrev; //修改pNode的指针域指向pPrev
pPrev = pNode; //将pNode结点复制给pPrev
pNode = pNext; //将pNode的下一个结点复制给pNode
}
return pReversedHead;
}
小结：

这道题考查我们是否真正的理解了单链表的结构，以及在反转单链表时对指针的修改。

扩展：

我们知道这个题其实是可以用递归实现使单链表变成反转链表。

代码实现：

public ListNode reverseList3(ListNode pHead){
if(pHead==null || pHead.next == null){ //如果没有结点或者只有一个结点直接返回pHead
return pHead;
}
ListNode pNext = pHead.next; //保存当前结点的下一结点
pHead.next = null; //打断当前结点的指针域
ListNode reverseHead = reverseList3(pNext); //递归结束时reverseHead一定是新链表的头结点
pNext.next = pHead; //修改指针域
return reverseHead;
}

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3.

https://www.jianshu.com/p/36ed87e1937a

要求很简单，输入一个链表，反转链表后，输出新链表的表头。
  反转链表是有2种方法(递归法，遍历法)实现的，面试官最爱考察的算法无非是斐波那契数列和单链表反转，递归方法实现链表反转比较优雅，但是对于不了解递归的同学来说还是有理解难度的。

递归法

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总体来说，递归法是从最后一个Node开始，在弹栈的过程中将指针顺序置换的。

 

递归法实现图

为了方便理解，我们以 1->2->3->4这个链表来做演示。输出的效果是4->3->2->1

首先定义Node：

public static class Node {
    public int value;
    public Node next;

    public Node(int data) {
        this.value = data;
    }
}

反转方法如下：

public Node reverse(Node head) {
    if (head == null || head.next == null)
        return head;
    Node temp = head.next;
    Node newHead = reverse(head.next);
    temp.next = head;
    head.next = null;
    return newHead;
}

递归实质上就是系统帮你压栈的过程，系统在压栈的时候会保留现场。

我们来看是怎样的一个递归过程：1->2->3->4

• 程序到达Node newHead = reverse(head.next);时进入递归
• 我们假设此时递归到了3结点，此时head=3结点，temp=3结点.next(实际上是4结点)
• 执行Node newHead = reverse(head.next);传入的head.next是4结点，返回的newHead是4结点。
• 接下来就是弹栈过程了
  • 程序继续执行 temp.next = head就相当于4->3
  • head.next = null 即把 3结点指向4结点的指针断掉。
  • 返回新链表的头结点newHead

注意：当retuen后，系统会恢复2结点压栈时的现场，此时的head=2结点；temp=2结点.next(3结点)，再进行上述的操作。最后完成整个链表的翻转。

遍历法

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遍历法就是在链表遍历的过程中将指针顺序置换

 

遍历法实现图

先上代码：

public static Node reverseList(Node node) {
    Node pre = null;
    Node next = null;
    while (node != null) {
        next = node.next;
        node.next = pre;
        pre = node;
        node = next;
    }
    return pre;
}

依旧是1->2->3->4

• 准备两个空结点 pre用来保存先前结点、next用来做临时变量
• 在头结点node遍历的时候此时为1结点
  • next = 1结点.next(2结点)
  • 1结点.next=pre(null)
  • pre = 1结点
  • node = 2结点
• 进行下一次循环node=2结点
  • next = 2结点.next(3结点)
  • 2结点.next=pre(1结点)=>即完成2->1
  • pre = 2结点
  • node = 3结点
• 进行循环...