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解锁算法思维，征服链表难题：反转与合并的奥秘

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链表操作指南：掌握反转和合并

在算法的世界里，链表是一种广泛应用的数据结构，以其灵活性、易于操作而著称。然而，当需要对链表进行反转和合并等操作时，对于初学者来说可能颇具挑战性。本文将深入探究链表反转和合并的奥秘，通过清晰易懂的讲解和示例，助你轻松掌握这些算法。

链表反转：让链表倒着走

链表反转是一种操作，顾名思义，它将链表中的节点顺序颠倒。反转后的链表与原链表具有相同的元素，只是顺序相反。这在查找链表的尾节点、验证回文链表等场景下非常有用。

反转链表最常用的方法是迭代法。从链表头部开始，逐个遍历每个节点，将该节点的指针指向其前一个节点。当遍历到最后一个节点时，它的指针将指向空，表示链表的尾部。代码示例如下：

def reverse_linked_list(head):
    prev = None
    current = head
    while current:
        next_node = current.next
        current.next = prev
        prev = current
        current = next_node
    return prev

public ListNode reverseList(ListNode head) {
    ListNode prev = null;
    ListNode current = head;
    while (current != null) {
        ListNode next = current.next;
        current.next = prev;
        prev = current;
        current = next;
    }
    return prev;
}

链表合并：将两个有序链表合并为一个

链表合并是一种操作，它将两个有序链表合并成一个新的有序链表。这在需要合并多个已排序的数据集合或创建更长的有序链表时非常有用。

链表合并最常用的方法是归并排序的思想。从两个链表的头部开始，比较它们的第一个元素。将较小的元素添加到新链表中，然后从较小元素对应的链表中前进。重复此过程，直到两个链表都为空。代码示例如下：

def merge_sorted_lists(l1, l2):
    dummy = ListNode()
    current = dummy
    while l1 and l2:
        if l1.val < l2.val:
            current.next = l1
            l1 = l1.next
        else:
            current.next = l2
            l2 = l2.next
        current = current.next
    current.next = l1 or l2
    return dummy.next

public ListNode mergeTwoLists(ListNode l1, ListNode l2) {
    ListNode dummy = new ListNode();
    ListNode current = dummy;
    while (l1 != null && l2 != null) {
        if (l1.val < l2.val) {
            current.next = l1;
            l1 = l1.next;
        } else {
            current.next = l2;
            l2 = l2.next;
        }
        current = current.next;
    }
    current.next = l1 != null ? l1 : l2;
    return dummy.next;
}

常见问题解答

  1. 链表反转的时间复杂度是多少？
    反转链表的时间复杂度为 O(n)，其中 n 是链表中的节点数。

  2. 链表合并的时间复杂度是多少？
    链表合并的时间复杂度为 O(n + m)，其中 n 和 m 分别是两个链表中的节点数。

  3. 链表反转是否会破坏原链表？
    是的，链表反转会改变原链表的结构，将其转换为反转后的顺序。

  4. 链表合并是否会破坏原链表？
    否，链表合并不会破坏原链表。它将两个原链表中的元素复制到一个新的链表中。

  5. 链表反转和合并有什么实际应用？
    链表反转和合并在许多实际场景中都有应用，例如：

    • 查找链表中的尾节点
    • 验证回文链表
    • 合并多个已排序的数据集合
    • 创建更长的有序链表