码海拾珍：用Python翻转链表，轻松实现链表反转！

2023-12-13 15:26:07

在浩瀚的编程领域，算法就像是一盏指路明灯，引导着我们穿越重重迷雾，抵达成功的彼岸。其中，数据结构就是这盏明灯照耀下的璀璨宝石，在解决实际问题时发挥着不可替代的作用。今天，我们将聚焦于链表反转算法，探索其奥秘，并用Python语言实现这一操作，让你在算法的海洋中乘风破浪，所向披靡！

链表反转算法是一种操作链表的基本算法，其目的在于将链表中的节点顺序完全颠倒。这种算法在实际应用中非常广泛，如数据逆序存储、链表排序等。下面，我们就将深入解析链表反转算法的运作原理，并用Python语言实现这一算法。

首先，我们需要理解链表的基本结构。链表是一种线性的数据结构，由一系列节点组成，每个节点包含数据和指向下一个节点的指针。链表的优点在于插入和删除操作非常高效，特别适用于需要频繁进行此类操作的情况。

接下来，我们来探讨链表反转算法的具体步骤：

初始化两个指针： curr 和 prev，分别指向当前节点和前一个节点。最初，curr 指向链表的头节点，prev 指向空节点。
反转链表： 循环遍历链表，逐个节点进行反转。具体做法是：将 curr 指向的当前节点的指针指向 prev，然后将 prev 和 curr 都向后移动一步，即 prev 指向当前节点，curr 指向下一个节点。
返回反转后的链表： 循环结束后，prev 指向原链表的最后一个节点，而 curr 指向原链表的第一个节点。此时，将 prev 返回即可得到反转后的链表。

听起来是不是有点抽象？别担心，下面我们将用一个具体的例子来演示链表反转算法是如何工作的。假设我们有一个链表，其中包含以下数据：1 -> 2 -> 3 -> 4 -> 5。按照上述步骤，我们可以这样进行反转：

初始化两个指针：curr 指向链表的头节点 1，prev 指向空节点。
反转链表：
- 将 curr 指向的当前节点 1 的指针指向 prev（即空节点），此时链表变为 1 <- null。
- 将 prev 和 curr 都向后移动一步，即 prev 指向 1，curr 指向 2。
- 重复上述步骤，直到 curr 指向最后一个节点 5。
返回反转后的链表：此时，prev 指向原链表的最后一个节点 5，而 curr 指向原链表的第一个节点 1。将 prev 返回即可得到反转后的链表，即 5 <- 4 <- 3 <- 2 <- 1。

通过这个例子，相信你已经对链表反转算法有了更深入的理解。现在，让我们用Python语言来实现这一算法：

class Node:
    def __init__(self, data):
        self.data = data
        self.next = None

def reverse_list(head):
    curr = head
    prev = None
    while curr:
        next_node = curr.next
        curr.next = prev
        prev = curr
        curr = next_node
    return prev

# 测试用例
head = Node(1)
head.next = Node(2)
head.next.next = Node(3)
head.next.next.next = Node(4)
head.next.next.next.next = Node(5)

reversed_head = reverse_list(head)

# 打印反转后的链表
while reversed_head:
    print(reversed_head.data, end=" ")
    reversed_head = reversed_head.next