剖析剑指Offer 16：直击链表反转的精髓
2023-12-29 15:55:38
剑指Offer 16：揭开链表反转的神秘面纱
算法世界中，剑指Offer系列以其严谨的题设和巧妙的解法而闻名。其中，第16题——链表反转，更是算法爱好者们津津乐道的话题。
所谓链表反转，是指将一个单链表中结点的顺序逆置，使链表尾结点变为头结点，原头结点变为尾结点。这种操作在数据结构和算法领域有着广泛的应用，如字符串反转、栈和队列的实现等等。
面对这道颇具挑战性的题目，我们该如何着手解决呢？不妨从链表反转的原理入手，循序渐进地攻克难题。
链表反转的原理：化繁为简，妙笔生花
链表反转的本质在于改变链表中结点的指向。原本相邻的两个结点，通过改变它们的指针，可以变成以相反顺序相连。
假设我们有一个单链表，结构如下：
头结点 -> 结点1 -> 结点2 -> 结点3 -> 尾结点
为了将其反转，我们需要将链表中结点的指向一一改变。具体步骤如下：
- 将头结点的指针指向尾结点。
- 将结点1的指针指向头结点。
- 将结点2的指针指向结点1。
- 以此类推，直到将链表中的所有结点都反转完毕。
经过这番操作，原本的单链表就变成了：
尾结点 <- 结点3 <- 结点2 <- 结点1 <- 头结点
是不是很简单？看似复杂的链表反转，其实只需要通过改变结点的指向就能实现。
代码示例：从原理到实践，一气呵成
掌握了链表反转的原理，我们就可以着手编写代码了。下面是C++语言中的一个链表反转示例：
struct ListNode {
int val;
ListNode *next;
ListNode(int x) : val(x), next(NULL) {}
};
ListNode* reverseList(ListNode* head) {
ListNode* prev = NULL;
ListNode* curr = head;
while (curr) {
ListNode* nextNode = curr->next;
curr->next = prev;
prev = curr;
curr = nextNode;
}
return prev;
}
在这个代码中，我们首先定义了链表结点的结构体ListNode，然后是链表反转函数reverseList。该函数接收一个单链表的头结点作为参数，返回反转后的链表头结点。
在函数内部，我们使用三个指针prev、curr和nextNode来进行链表的反转操作。prev指向当前结点的前一个结点，curr指向当前结点，nextNode指向当前结点的下一个结点。
我们从头结点开始，将prev指针置为NULL，然后依次遍历链表中的所有结点。在每个结点，我们将curr结点的next指针指向prev结点，并将prev指针和curr指针分别指向当前结点的上一个结点和下一个结点。
就这样，我们遍历完整个链表，并将所有结点的指针一一反转。最后，我们将prev指针返回作为反转后的链表头结点。
结语：登峰造极，精益求精
链表反转，看似简单，实则蕴藏着不少奥妙。通过剖析其原理和编写代码示例，我们对链表反转有了更深入的理解。在算法的世界里，每一个看似简单的题目都值得我们细细品味，从中汲取知识和灵感。
