面试题16：反转链表

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。

 假设有链表A->B->C->D->E->F->G。在反转链表过程中的某一阶段，其链表指针指向为：A<-B<-C<-D  E->F->G。也就是说在结点D之前的所有结点都已经反转，而结点D后面的结点E开始的所有结点都没有反转。这样D跟E之间存在了断裂。我们如果要实现链表的反转，会有以下几个重要步骤：

1. D->E变为D->C，指针反转
2. 指针往后移动一个，操作下一个结点E
3. 结合1.2我们发现需要操作3个指针，分别是C,D,E。

因此可以考虑存储C/D/E三个结点的指针，通过这三个结点的指针实现反转。

代码实例：

#include<iostream>
#include<stdlib.h>
#include<stack>
using namespace std;

//链表结构
struct ListNode
{
    int m_nValue;
    ListNode* m_pNext;
};

//创建一个链表结点
ListNode* CreateListNode(int value)
{
    ListNode *pNode=new ListNode();
    pNode->m_nValue=value;
    pNode->m_pNext=NULL;
    return pNode;

}

//遍历链表中的所有结点
void PrintList(ListNode* pHead)
{
    ListNode *pNode=pHead;
    while(pNode!=NULL)
    {
        cout<<pNode->m_nValue<<" ";
        pNode=pNode->m_pNext;
    }
    cout<<endl;
}

//往链表末尾添加结点
/*
注意这里pHead是一个指向指针的指针，在主函数中一般传递的是引用。
因为如果要为链表添加结点，那么就会修改链表结构，所以必须传递引用才能够保存修改后的结构。
*/
void AddToTail(ListNode** pHead,int value)
{
    ListNode* pNew=new ListNode();//新插入的结点
    pNew->m_nValue=value;
    pNew->m_pNext=NULL;

    if(*pHead==NULL)//空链表
    {
        *pHead=pNew;
    }
    else
    {
        ListNode* pNode=*pHead;
        while(pNode->m_pNext!=NULL)
            pNode=pNode->m_pNext;
        pNode->m_pNext=pNew;
    }

}

ListNode* ReverseList(ListNode* pHead)
{
    ListNode* pNode=pHead;//当前结点
    ListNode* pPrev=NULL;//当前结点的前一个结点
    ListNode* pReversedHead=NULL;//反转链表头结点
    while(pNode!=NULL)
    {
        ListNode* pNext=pNode->m_pNext;
        if(pNext==NULL)//如果当前结点的下一个结点为空，那么反转链表的头结点就是当前结点。
            pReversedHead=pNode;

        pNode->m_pNext=pPrev;//当前结点指向前一个结点

        pPrev=pNode;//pPrev和pNode往前移动。
        pNode=pNext;//这里要使用前面保存下来的pNext，不能使用pNode->m_pNext
    }
    return pReversedHead;//返回反转链表头指针。
}

void main()
{
    //创建结点
    ListNode* pNode1=CreateListNode(1);//创建一个结点
    PrintList(pNode1);//打印
    //往链表中添加新结点
    AddToTail(&pNode1,2);//为链表添加一个结点
    AddToTail(&pNode1,3);//为链表添加一个结点
    AddToTail(&pNode1,4);//为链表添加一个结点
    AddToTail(&pNode1,5);//为链表添加一个结点
    AddToTail(&pNode1,6);//为链表添加一个结点
    AddToTail(&pNode1,7);//为链表添加一个结点
    //打印链表
    PrintList(pNode1);//打印
    //反转链表
    ListNode* pReversedHead=ReverseList(pNode1);
    PrintList(pReversedHead);//打印

    system("pause");

}

运行结果：

1
1 2 3 4 5 6 7
7 6 5 4 3 2 1

ps：2012-5-3

发现有一种更加简洁的写法，就是不需要pReversedHead指针，从上述程序我们可以看出来pReversedHead指针只是单纯的用来保存反转链表的头指针，但是pPrev和pNode指针其实就包含反转链表的头指针，因此我们没有必要单独定义一个头指针来保存。修改后的函数如下所示：

ListNode* ReverseList2(ListNode* pHead)
{
    ListNode* pNode=pHead;//当前结点
    ListNode* pPrev=NULL;//当前结点的前一个结点
    while(pNode!=NULL)
    {
        ListNode* pNext=pNode->m_pNext;
        pNode->m_pNext=pPrev;//当前结点指向前一个结点

        pPrev=pNode;//pPrev和pNode往前移动。
        pNode=pNext;//这里要使用前面保存下来的pNext，不能使用pNode->m_pNext
    }
    return pPrev;//返回反转链表头指针。
}