LeetCode刷题日记之反转链表

今天来看一道简单但是比较常考的题,题的解法是很简单的,递归代码的话硬背都能记住,但真的把代码逻辑理清的人不是很多。我希望你看完看完这篇文章之后能把递归和迭代的思路整个理清楚,代码为什么会那么写,从而摆脱背的困境。

先看下题:

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]

递归

我们先来看看递归解法,递归首先是找递归终止条件,这里我们假定是原函数就是递归调用函数,原函数是需要返回一个ListNode,所以比较自然的想到当递归函数传的ListNode为null或者下一个指针为null时退出当前层,代码如下:

        if (head == null || head.next == null) {
            return head;
        }

然后我们定义一个节点P表示head.next的翻转结果。

        ListNode p = reverseList(head.next);

简单解释下,在没有执行reverseList(head.next)之前链表是1->2->3->4->5;当执行该函数之后,由于会进行递归调用,直到最后一个节点,所以节点p的指向为5->4->3->2->null;这时候整个链表的指向为1->2<-3<-4<-5;

它离我们最后的目标null<-1<-2<-3<-4<-5是不是很接近了?我们只需要将最后一步2指向1,并且将1指向Null就可以。

注意这里不能用p.next指向head,而应该用head.next指向head。因为p指的是以5开头的节点,它的next是4,这样指的话会使4后面节点全部断掉。初学者很容易犯这种错误,然后指着指着把自己搞晕。我们这里直接使用head.next表示2,然后把它下一个节点指向1,再把1的下一个节点指向空。这里如果有点搞不清楚的,建议翻一下我前面k个一组翻转链表那篇文章里写的做链表题的一些常识,你就会清晰很多。于是有了下面代码:

        head.next.next = head;
        head.next = null;

那最后我们应该返回的结果时什么呢?head.next么?不是的,是p。这时候p是从5开始指向1的完整链表。

整合下递归的完整代码如下:

        if (head == null || head.next == null) {
            return head;
        }

        ListNode p = reverseList(head.next);
        head.next.next = head;
        head.next = null;

        return p;

当然,这么说你可能还是对reverseList(head.next)这个函数的具体流程很疑惑,我一开始也是这样,这个可能需要你对递归有一定熟练程度之后才能有概念。

你可以这么思考,当head==null||head.next==null时,就会跳出当前层,否则会一直往下走。

这里第一次跳出来是head.next值为5的时候,然后它会做什么呢?head.next.next=head这层栈调用的head参数是4,因此会将head.next指向head,就是5指向4,然后将4指向null。

这时候的链表形状是1->2->3->4<-5这样的。p的形状是5->4->null

然后会返回p到上一层栈函数,上一层的head是3,head.next是4,执行head.next.next = head;head.next = null这两行代码之后整个链表形状是1->2->3<-4<-5。p的形状是5->4->3->null

然后在返回p,重复上述过程,最后在当前函数得到1->2<-3<-4<-5这样的p,经过最后两行代码反转之后得到整个反转之后的链表。

你按照我这个思路过两次,应该就大概知道这个题的递归流程了。

这个画了一个示意图,你可以大概参考下,和上面思路对应,你可以对照着看:


递归

迭代

接下来看看迭代的代码:

迭代的整个思路相对递归简单很多,就是构造一个prev指针和一个curr指针,一开始prev指针为null,curr指针为head,不断用curr指向prev,做过这步后依次将prev和curr后移,不断重复上述过程,直到curr为null,然后这时候的prev就是翻转后的链表。

具体代码如下:

        ListNode pre = null;
        ListNode curr = head;
        while (curr != null) {
            ListNode next = curr.next;
            //1->2变成1<-2,反转链表
            curr.next = pre;
            //将curr和next像后移
            pre = curr;
            curr = next;
        }
        return pre;

while里面的代码大概说一下,因为curr.next在第二步会断掉,后面又会用到curr.next,因此提前构造一个next指针指向curr.next,这样在后面指针后移的时候不会出错。

具体过程你可以看下面这个示意图:


迭代

上面的代码其实还可以优化,curr这个变量其实没什么用,我们可以直接用head代表curr。代码如下:

        ListNode newHead = null;
        while (head != null) {
            ListNode next = head.next;
            head.next = newHead;
            newHead = head;
            head = next;
        }
        return newHead;

但是实际工程中不太建议使用上面这种写法,因为它会改变原始数据,如果传得这个参数是一个公共数据,有多个地方使用,你修改了这个数据会对其他模块也造成影响,所以比较建议用第一种写法。但如果你能肯定没有其他地方会使用这个数据的话,第二种写法也是可以的。

写在最后

链表相对于数组会难理解点,特别是新手,一开始链表指着指着就懵了,最后不知道指到哪里去了。我一开始学也是这样,看链表题解法感觉就和看天书一样,但只要你长时间做题,反复回顾,把链表代码里一些套路(也可以说是常识)弄明白之后,再去理解就会清晰很多。

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