如何用五种方式来反转单链表？

2023-02-01 21:25:57

单链表反转：全面指南

在计算机科学中，单链表是一种广泛使用的数据结构，它包含一系列按顺序链接的节点。链表反转是一种基本操作，涉及将链表中的节点顺序逆转，使得原链表的尾部成为新链表的头部，而原链表的头部成为新链表的尾部。

创建单链表

在深入了解反转方法之前，我们首先需要了解如何创建单链表。一个单链表由两个主要组件组成：

节点类： 这个类表示链表中的每个节点，它包含一个值和一个指向下一个节点的引用。
外部类： 这个类包含链表的逻辑，包括添加、删除和反转节点的方法。

以下是使用 Java 创建单链表的示例代码：

public class LinkedList {
    private Node head; // 哨兵节点

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

    // 其他方法...
}

单链表反转方法

现在我们已经了解了如何创建单链表，让我们探讨一下五种不同的反转方法：

1. 递归反转

递归反转是一个简洁且有效的解决方案。它递归地反转链表的每个节点，直到到达尾部，然后返回反转后的链表。

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

2. 迭代反转

迭代反转是一种非递归的方法，它使用三个指针：前一个节点、当前节点和下一个节点。通过遍历链表，我们反转每个节点指向的下一个节点，直到到达尾部。

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

3. 哨兵节点反转

哨兵节点反转使用一个额外的哨兵节点，简化了反转过程。它将每个节点插入哨兵节点的前面，有效地反转了链表。

public Node reverseList(Node head) {
    Node dummy = new Node(0);
    Node curr = head;
    while (curr != null) {
        Node next = curr.next;
        curr.next = dummy.next;
        dummy.next = curr;
        curr = next;
    }
    return dummy.next;
}

4. 三指针反转

三指针反转与迭代反转类似，但它使用三个指针而不是两个。这消除了将当前节点指向先前节点的需要。

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

5. 头插法反转

头插法反转从链表的尾部开始，并逐个将节点插入链表的头部。通过不断将尾部节点移动到头部，我们可以有效地反转链表。

public Node reverseList(Node head) {
    Node newHead = null;
    while (head != null) {
        Node next = head.next;
        head.next = newHead;
        newHead = head;
        head = next;
    }
    return newHead;
}