算法扫盲：反转链表剖析与实践

前端

2023-11-02 20:07:56

算法原理：拨开迷雾见本质

反转链表是一种经典的数据结构操作，它将链表中节点的顺序颠倒过来。理解其背后的原理至关重要，让我们从一个简单的例子入手。

假设我们有一个链表：[1, 2, 3, 4, 5]。

反转后，链表变为：[5, 4, 3, 2, 1]。

仔细观察，你会发现，反转后的链表中，每个节点的前驱节点变成了它的后继节点，反之亦然。

递归实现：简洁优雅的解法

掌握了算法原理，我们来看看如何使用递归实现反转链表。

思路：

递归到链表的最后一个节点，作为反转后的链表的表头。
依次递归到每个节点，将其指向它的前驱节点。
返回反转后的链表。

代码解析：

def reverse_list(head):
    """
    反转链表（递归实现）

    参数：
    head：链表的头节点

    返回：
    反转后的链表的头节点
    """

    # 递归终止条件：当链表为空或只有一个节点时，直接返回
    if not head or not head.next:
        return head

    # 递归到链表的最后一个节点
    new_head = reverse_list(head.next)

    # 将当前节点指向它的前驱节点
    head.next.next = head
    head.next = None

    # 返回反转后的链表的头节点
    return new_head

迭代实现：循环往复的魅力

除了递归，我们还可以使用迭代的方式来反转链表。

思路：

使用两个指针，一个指向当前节点，另一个指向它的前驱节点。
将当前节点指向它的前驱节点，然后将两个指针都向前移动一步。
重复步骤2，直到遍历完整个链表。

代码解析：

def reverse_list_iterative(head):
    """
    反转链表（迭代实现）

    参数：
    head：链表的头节点

    返回：
    反转后的链表的头节点
    """

    # 定义两个指针：current指向当前节点，prev指向它的前驱节点
    current = head
    prev = None

    # 遍历链表
    while current:
        # 将当前节点指向它的前驱节点
        next_node = current.next
        current.next = prev

        # 将两个指针都向前移动一步
        prev = current
        current = next_node

    # 返回反转后的链表的头节点
    return prev