面試必備 | 不可不會的反轉(zhuǎn)鏈表

反轉(zhuǎn)鏈表這題真的是面試非常喜歡考的了，這題看起來簡單，但是能用兩種方法一遍 bug free 也是不容易的，面試的時候可以篩下來一大批人，無論是對 junior 還是 senior 面試都很愛考。

今天就帶你梳理清楚思路，思路清楚了才能寫碼如有神。

這是從力扣中文站上截下來的，但是這個輸出不太形象。

對鏈表的反轉(zhuǎn)，并不是要把它實際翻個個，只是動一動 next 指針就好了。

什么意思呢？

我們先看對數(shù)組進(jìn)行反轉(zhuǎn)。

數(shù)組是一個物理上連續(xù)存儲的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，反轉(zhuǎn)之后原來放 1 的位置就變成了放 5.

但是鏈表并不是，因為鏈表在物理上是不連續(xù)的，它的每個單元 ListNode 是通過 next 指針連接在一起的，而每個 ListNode 之間在內(nèi)存里并不一定是挨著的。

所以反轉(zhuǎn)鏈表，就不是非要把 1 的位置放 5，因為它們想在哪在哪。

那么怎么保證這個順序呢？

• 就是 next 指針。

沿著 next 指針的方向走下去，就是鏈表的順序。這也就保證了，只要我們拿到了頭節(jié)點，就掌控了整個 LinkedList.

那么題目中的例子，形象點是這個樣子滴：

也就是元素自己不用動，只需要動動小指針，就是反轉(zhuǎn)了。

遞歸的三步驟大家還記得嗎？

Base case + 拆解 + 組合

不記得的趕緊在公眾號內(nèi)回復(fù)「遞歸」二字，獲取遞歸的入門篇詳解。

那么我們來看這個題的：

base case:

當(dāng)只有一個 node，或者沒有 node 了唄，也就是

if(node?==?null?||?node.next?==?null)?{
??return?node;
}

其實呢，只剩一個 node 的時候嚴(yán)格來講并不是 base case，而是 corner case，

因為它本可以再 break down 到 node == null 的，但因為后面有對 node.next 的 dereference 操作，所以不能省略。

拆解：

遞歸的拆解就是把大問題，分解成小一點點的問題，直到 base case 可以返回，進(jìn)行第三步的組合。

那么這里就是

組合：

組合的意思是，假設(shè)我們能夠拿到小問題的解，那么用小問題的解去構(gòu)造大問題的解。

那么這道題如何構(gòu)造呢？

這里很明顯，在 2 后面接上 1 就行了。

但是怎么拿到 2 呢？

別忘了，原問題里，此時還有 1 指向 2 呢～

也就是 node1.next = node2，

然后把 2 指向 1：node2.next = node1

合起來就是：node1.next.next = node1

思路清楚就不繞，看著覺得繞的就是沒想清楚哼～

代碼

遞歸的代碼寫起來都很簡潔：

class?Solution?{
????public?ListNode?reverseList(ListNode?head)?{
????????if(head?==?null?||?head.next?==?null)?{
????????????return?head;
????????}
????????ListNode?newHead?=?reverseList(head.next);
????????head.next.next?=?head;
????????head.next?=?null;
????????return?newHead;
????}
}

時間復(fù)雜度

我們在「遞歸」這篇文章里說過，遞歸的時間復(fù)雜度分析方法就是把遞歸樹畫出來，每個節(jié)點的時間加起來就行了。

這個遞歸樹是一個很簡單的單項鏈表，每個節(jié)點上做的就是那三行代碼，也就是「組合」做的事，即 O(1) 的時間，總共有 n 個節(jié)點，那么總的時間就是 O(n).

空間復(fù)雜度

那看遞歸樹也很明顯了，每一層也就用了點小變量，是 O(1)，所以總的空間共是 O(n).

（誰能告訴我這個中文的專業(yè)說法。。

Iterative 的思路就是：
過一遍這個 Linked List，邊過邊把這個 node 的 next 指針指向前面那個 node，直到過完全部。

這樣說太抽象，面試時也是，直接過例子。

那也就是把 1 的 next 指針翻過來指向 NULL；
把 2 的 next 指針翻過來指向 1；
把 3 的 next 指針翻過來指向 2；
...

所以我們還需要一個變量來記錄當(dāng)前 node 的前一個 node，不妨設(shè)為 prev.

同時呢，一旦我們把指針翻轉(zhuǎn)過去，后面的那個 node 就丟了有木有！所以還需要有個額外的變量事先記錄下后面的 node，設(shè)為 nxt，這樣才不至于走丟～

Step1.

翻轉(zhuǎn)箭頭：把 1 的 next 指針指向 NULL；

這樣子，同時我們也明確了，prev 的初始化應(yīng)該是 NULL.

然后把這仨變量都移動到下一個位置：

Step2.

翻轉(zhuǎn)箭頭：把 2 的 next 指針指向 1，

然后三人行：

Step3.

翻轉(zhuǎn)箭頭：把 3 的 next 指針指向 2，

再齊步走：

Step4.

再把 4 的反過來：

再往后走：

Step5.

再把 5 的 next 反過來：

但是因為我們的 while 循環(huán)包含了

「翻轉(zhuǎn)箭頭」+「三人行」

兩個步驟，所以還需要走完最后一個三人行，變成：

很多同學(xué)搞不清楚這個 while 循環(huán)的結(jié)束條件，其實很簡單，你就走個例子畫畫圖嘛！

那結(jié)束條件就是 curr = null 的時候，
最后返回的是 prev.

好了，看代碼吧：

class?Solution?{
????public?ListNode?reverseList(ListNode?head)?{
????????ListNode?prev?=?null;
????????ListNode?curr?=?head;

????????while(curr?!=?null)?{
????????????ListNode?nxt?=?curr.next;
????????????curr.next?=?prev;?//?翻轉(zhuǎn)箭頭
????????????prev?=?curr;?//三人行
????????????curr?=?nxt;?//三人行
????????}

????????return?prev;
????}
}

時間復(fù)雜度

這里的時間復(fù)雜度很明顯了，就是過了一遍這個鏈表，所以是 O(n).

空間復(fù)雜度

空間是 O(1).