可视化图解算法：反转链表-编程知识

可视化图解算法：反转链表

news/2025/3/11 10:12:18/文章来源:https://www.cnblogs.com/jiangzhou/p/18764243

1. 题目

描述

给定一个单链表的头结点pHead(该头节点是有值的，比如在下图，它的val是1)，长度为n，反转该链表后，返回新链表的表头。

数据范围： 0<≤n≤1000

要求：空间复杂度 O(1) ，时间复杂度 O(n)。

如当输入链表{1,2,3}时，

经反转后，原链表变为{3,2,1}，所以对应的输出为{3,2,1}。

以上转换过程如下图所示：

示例1

输入：

{1,2,3}

返回值：

{3,2,1}

示例2

输入：

{}

返回值：

{}

说明：

空链表则输出空

2. 解题思路

假如说这是我们的链表，结构如下图所示：

第一步：定义3个指针变量，pre（序节点）、cur（当前操作的节点）和nxt（当前操作的下一个节点），结构如下图所示：

第二步：通过更改刚刚定义的3个指针变量反转链表节点。

更改pre的指针域（next）指向：

更改cur的指针域（next）指向：

首先更改cur的指针域（next）指向，让它指向pre；之后再移动pre到cur除，最后移动cur到nxt处。

这时，已经完成了链表的第一个和第二节点的反转。

第三步：重复第二步的操作，直到链表的所有节点反转完成。

如果cur指针变量指向的节点为Null时，就说明所有节点都完成了反转，循环退出，因此反转链表循环的条件：cur！=NUll。

最后返回反转之后的头结点，头结点就是pre所指向的内容。

如果文字描述的不太清楚，你可以参考视频的详细讲解。

Python版本：https://www.bilibili.com/cheese/play/ep1370257
Java版本：https://www.bilibili.com/cheese/play/ep1366713
Golang版本：https://www.bilibili.com/cheese/play/ep1364390

3.1 Python编码实现

class ListNode:def __init__(self, x):self.val = x  # 链表的数值域self.next = None  # 链表的指针域# 从链表节点尾部添加节点
def insert_node(node, value):if node is None:print("node is None")return# 创建一个新节点new_node = ListNode(value)cur = node# 找到链表的末尾节点while cur.next is not None:cur = cur.next# 末尾节点的next指针域连接新节点cur.next = new_node# 打印链表（从链表头结点开始打印链表的值）
def print_node(node):cur = node# 遍历每一个节点while cur is not None:print(cur.val, end="\t")cur = cur.next  # 更改指针变量的指向print()#
#
# @param head ListNode类
# @return ListNode类
#
class Solution:def ReverseList(self, pHead: ListNode) -> ListNode:if pHead is None:return pHead  # 节点为空，直接返回pre = None  # （操作的）前序节点cur = pHead  # （操作的）当前节点nxt = pHead  # （操作的）下一个节点while cur is not None:nxt = cur.next  # 移动nxt指针cur.next = pre  # 更改当前节点（cur）指针域的指向pre = cur  # 移动pre指针cur = nxt  # 移动cur指针return pre  # 返回反转之后的头结点if __name__ == '__main__':root = ListNode(1)insert_node(root, 2)insert_node(root, 3)insert_node(root, 4)insert_node(root, 5)print_node(root)s = Solution()node = s.ReverseList(root)print_node(node)

3.2 Java编码实现

package LL01;public class Main {//定义链表节点static class ListNode {private int val;  //链表的数值域private ListNode next; //链表的指针域public ListNode(int data) {this.val = data;this.next = null;}}//添加链表节点private static void insertNode(ListNode node, int data) {if (node == null) {return;}//创建一个新节点ListNode newNode = new ListNode(data);ListNode cur = node;//找到链表的末尾节点while (cur.next != null) {cur = cur.next;}//末尾节点的next指针域连接新节点cur.next = newNode;}//打印链表（从头节点开始打印链表的每一个节点）private static void printNode(ListNode node) {ListNode cur = node;//遍历每一个节点while (cur != null) {System.out.print(cur.val + "\t");cur = cur.next; //更改指针变量的指向}System.out.println();}public static  class Solution {/*** 代码中的类名、方法名、参数名已经指定，请勿修改，直接返回方法规定的值即可** @param pHead ListNode类* @return ListNode类*/public ListNode ReverseList(ListNode pHead) {// write code hereif (pHead == null) {return pHead;}ListNode pre = null;//前序节点ListNode cur = pHead; //（操作的）当前节点ListNode nxt = pHead; //下一个节点while (cur != null) {nxt = cur.next;//移动nxt指针cur.next = pre;// 更改当前节点（cur）指针域的指向pre = cur;//移动pre指针cur = nxt;//移动cur指针}return pre;//返回反转之后的头结点}}public static void main(String[] args) {ListNode root = new ListNode(1);insertNode(root, 2);insertNode(root, 3);insertNode(root, 4);insertNode(root, 5);printNode(root);Solution solution = new Solution();ListNode node = solution.ReverseList(root);printNode(node);}
}

3.3 Golang编码实现

package mainimport "fmt"// ListNode 定义链表节点
type ListNode struct {Val  int       //链表的数值域Next *ListNode //链表的指针域
}func main() {root := &ListNode{Val:  1,Next: nil,}root.Insert(2)root.Insert(3)root.Insert(4)root.Insert(5)root.Print()node := ReverseList(root)node.Print()
}
func ReverseList(pHead *ListNode) *ListNode {if pHead == nil {return pHead //节点为空，直接返回}var pre *ListNode //（操作的）前序节点cur := pHead      //（操作的）当前节点nxt := pHead      //（操作的）下一个节点for cur != nil {nxt = cur.Next //移动nxt指针cur.Next = pre // 更改当前节点（cur）指针域的指向pre = cur      //移动pre指针cur = nxt      //移动cur指针}return pre //返回反转之后的头结点
}// Insert 从链表节点尾部添加节点
func (ln *ListNode) Insert(val int) {if ln == nil {return}//创建一个新节点newNode := &ListNode{Val: val}cur := ln//找到链表的末尾节点for cur.Next != nil {cur = cur.Next}//末尾节点的next指针域连接新节点cur.Next = newNode
}// Print 从链表头结点开始打印链表的值
func (ln *ListNode) Print() {if ln == nil {return}cur := ln//遍历每一个节点for cur != nil {fmt.Print(cur.Val, "\t")cur = cur.Next //更改指针变量的指向}fmt.Println()
}

如果上面的代码理解的不是很清楚，你可以参考视频的详细讲解。

Python编码：https://www.bilibili.com/cheese/play/ep1370257
Java编码：https://www.bilibili.com/cheese/play/ep1366713
Golang编码：https://www.bilibili.com/cheese/play/ep1364390

4.小结

本题的难点在于定义出3个指针变量，pre（序节点）、cur（当前操作的节点）和nxt（当前操作的下一个节点），并在初始化的时候明确指向，之后就可以更改cur的指针域（nxt）、移动pre、cur。由于链表节点有多个，操作方法一样，因此采用循环的方法。当cur指向Null时，说明链表的所有节点都完成了反转。

更多算法视频讲解，你可以从以下地址找到：