数据结构与算法完整版超详细图解,看这一篇就够了
反转链表
反转一个单链表。输入: 1->2->3->4->5 输出: 5->4->3->2->1解法1:
迭代,重复某一过程,每一次处理结果作为下一次处理的初始值,这些初始值类似于状态、每次处理都会改变状态、直至到达最终状态
从前往后遍历链表,将当前节点的next指向上一个节点,因此需要一个变量存储上一个节点prev,当前节点处理完需要寻找下一个节点,因此需要一个变量保存当前节点curr,处理完后要将当前节点赋值给prev,并将next指针赋值给curr,因此需要一个变量提前保存下一个节点的指针next
1、将下一个节点指针保存到next变量 next = curr.next
2、将下一个节点的指针指向prev,curr.next = prev
3、准备处理下一个节点,将curr赋值给prev
4、将下一个节点赋值为curr,处理一个节点解法2:
递归:以相似的方法重复,类似于树结构,先从根节点找到叶子节点,从叶子节点开始遍历大的问题(整个链表反转)拆成性质相同的小问题(两个元素反转)curr.next.next = curr将所有的小问题解决,大问题即解决
只需每个元素都执行curr.next.next = curr,curr.next = null两个步骤即可为了保证链不断,必须从最后一个元素开始public class ReverseList {static class ListNode{int val;ListNode next;public ListNode(int val, ListNode next) {this.val = val;this.next = next;}}public static ListNode iterate(ListNode head){ListNode prev = null,curr,next;curr = head;while(curr != null){next = curr.next;curr.next = prev;prev = curr;curr = next;}return prev;}public static ListNode recursion(ListNode head) {if (head == null || head.next == null) {return head;}ListNode newHead = recursion(head.next);head.next.next = head;head.next = null;return newHead;}public static void main(String[] args) {ListNode node5 = new ListNode(5,null);ListNode node4 = new ListNode(4,node5);ListNode node3 = new ListNode(3,node4);ListNode node2 = new ListNode(2,node3);ListNode node1 = new ListNode(1,node2);//ListNode node = iterate(node1); ListNode node_1 = recursion(node1); System.out.println(node_1); } }
案例实战,举一反三
有如下链表:
要求对链表进行反转,反转后的链表如下:
题目解析
反转链表,就是将链表中每一个节点的 next 引用指向其前驱节点。链表默认自带一个引用,这个引用指向了头节点,记为 n1。首先尝试将 n1 的 next 引用进行反转:
可以发现,① 的 next 引用指向了空,由于 ① 切断了指向 ② 的引用,导致 n1 无法移动到 ② 和 ③,此时可以再引入一个引用,记为 n2,n2 指向 ②:
对 ② 进行反转:
这时候 ③ 丢失了,是否可以复用现有的引用来访问到 ③ 呢,答案是不行的。 ② 的前驱节点需要通过 n1 来访问,此时需再引入一个新的引用 n3,来指向 ③:
对 ③ 进行反转:
这时候三节点链表就完成了反转,题目到这是否就分析结束了呢?再引入一个节点 ④,如图:
不难发现,④ 节点又丢失了。再思考,能否复用现有引用,来访问到 ④,光从上图的结果来看,是不行的,一旦一个节点完成了反转,其后继节点就丢失了,除非创建与链表节点数量一致的引用,每一个引用指向其中一个节点,然后按上述方式对每个节点完成反转。这种方式显然不够优雅,那能否在反转下一个节点之前,先将引用后移,再反转呢?
接下来我们尝试边反转,边移动引用。通过上述分析,反转链表至少要 3 个引用,可以得出移动的时机是在反转 ③ 的时候,我们在反转 ③ 之前,先后移引用,保证不丢失 ④:
然后反转 ③:
我们需要指定一个引用,专门用来反转节点 next 指向。显然指定中间引用 n2 是合适的,n1 指向着 n2 的前驱节点,n3 指向着 n2 的后继节点,这样可以既完成反转,又不会丢失后续的节点。因此,我们在反转 ③ 之后,继续后移引用,使得 n2 指向 ④,完成对 ④ 的反转:
这里将移动和反转做了合并,可以看到,现在整个链表已经完成了反转。代码实现
现在,我们只需将上述的分析结果翻译成代码即可。经过分析可知,反转链表一共需要三个引用,为了清晰直观,依次记为 prev、node、next,node 用于反转节点 next 指针。每当完成一次反转,三个引用便整体向后移动一个节点。代码实现如下:public static Node reverse(Node node) {if (node == null || node.next == null) {return node;}Node prev = null;Node next = node.next;//next 指向空时,只需再进行最后一次反转while (next != null) {//反转节点node.next = prev;//引用后移prev = node;node = next;next = next.next;}//反转最后一个节点node.next = prev;//返回反转后的链表头引用return node;}
需要注意的是,当 next 引用指向空时,末尾最后一个节点还未反转,所以在循环外要再反转一次。
另外,这里必须将处理好的 node 引用在方法中返回出去,通过拿方法的返回值来获取反转后的链表。如果仍然使用传入的 node,会发现 node 只剩下一个节点。有如下测试代码://定义链表:1 -> 2 -> 3Node node = new Node(1);node.next = new Node(2);node.next.next = new Node(3);System.out.println("原始链表:");show(node);//反转链表Node rNode = reverse(node);System.out.println("反转后:");show(node);show(rNode);
结果如下:原始链表:[Node{num=1, next=2}, Node{num=2, next=3}, Node{num=3, next=}]反转后:[Node{num=1, next=}][Node{num=3, next=2}, Node{num=2, next=1}, Node{num=1, next=}]
这是因为在 Java 中传递的是值,而不是引用。反转后的图例如下:
在传递 node 时,是将 node 保存的内存地址复制了一份,传给了方法参数 node,方法中对 node 的移动,不会影响方法外的 node。
反转链表至此完成,在解决链表相关问题时,要时刻注意不能丢失节点,在修改节点 next 或者 prev 指针时,都要保证仍能访问到其他节点,如果发现无法复用现有引用,可以尝试新增引用。保证了这一点之后,剩下的就是按题目要求实现即可。
篇幅有限,其他内容就不在这里一一给大家解析了,整理不易,非常欢迎大家一起学习交流,喜欢文章记得关注我点赞哟,感谢支持!
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