反转链表：一步步攻克 LeetCode 206 难关<#

反转链表：攻克 LeetCode 206 的必备指南

概览

反转链表是一个在算法和数据结构领域中十分常见的操作，也是程序员面试中经常遇到的难题。在 LeetCode 206 题中，我们被要求将一个链表反转并返回反转后的结果。本文将深入探讨反转链表的两种常用方法：双指针法和递归法，并提供详细的代码示例和复杂度分析。

双指针法：直观高效

双指针法是反转链表最直观的解法之一。它使用两个指针：一个指向当前节点（curr），另一个指向当前节点的前一个节点（prev）。

1. 初始化 ：将 prev 指针指向空（链表的头节点之前），curr 指针指向头节点。
2. 循环遍历 ：
   • 将当前节点的 next 指针指向 prev，形成一个反转的连接。
   • 更新 prev 和 curr 指针，分别指向当前节点和当前节点的下一个节点。
3. 返回 ：返回反转后的头节点，即原先的 prev 指针。

def reverse_list_iterative(head):
    prev = None
    curr = head

    while curr:
        next_node = curr.next
        curr.next = prev
        prev = curr
        curr = next_node

    return prev

递归法：分而治之

递归法是一种适用于多种问题的情景，反转链表也是其中之一。其基本思想是将链表分为两部分：

1. 基线条件 ：当链表为空或仅有一个节点时，直接返回链表。
2. 分治 ：递归地反转链表的剩余部分，得到反转后的子链表。
3. 合并 ：将当前节点插入到反转后的子链表的头部，并更新当前节点的 next 指针。

def reverse_list_recursive(head):
    if not head or not head.next:
        return head

    new_head = reverse_list_recursive(head.next)
    head.next.next = head
    head.next = None

    return new_head

复杂度分析

• 时间复杂度 ：两种方法的时间复杂度均为 O(n)，其中 n 为链表的长度。这是因为它们都遍历了链表中的每个节点一次。
• 空间复杂度 ：两种方法的空间复杂度均为 O(1)，因为它们不需要额外空间来存储反转后的链表。

选择适合你的方法

双指针法和递归法各有优缺点。双指针法实现简单，时间和空间复杂度较低，而递归法更具通用性，可以处理更复杂的情况。根据具体场景，可以选择最合适的方法。

常见问题解答

1. 反转链表有什么用？ 反转链表是一种常见的数据操作，用于各种算法和数据结构中，例如栈和队列的实现。
2. 双指针法和递归法的区别是什么？ 双指针法使用两个指针迭代地反转链表，而递归法将链表分为两部分并递归地反转它们。
3. 哪种方法更好？ 两种方法各有优缺点，双指针法简单高效，而递归法更通用。
4. 如何处理空链表或只有一个节点的链表？ 对于空链表，两种方法直接返回空链表。对于只有一个节点的链表，两种方法也直接返回链表。
5. 反转链表的注意事项是什么？ 在反转链表时，需要注意更新指针，确保链表的连接正确。

结论

反转链表是一个重要的算法技巧，在 LeetCode 206 题中得到了很好的应用。双指针法和递归法是两种常用的反转链表的方法，它们各有优缺点。根据具体场景，可以选择最合适的方法来解决链表反转问题。理解这些方法的原理和应用场景，对于解决链表操作问题至关重要。