3分钟学个算法

题目描述

输入一个链表，反转链表后，输出新链表的表头。

输入

{1,2,3,4,5}

返回值

{5,4,3,2,1}

解题

初拿到这题，很容易联想到反转系列用java的api中提供了几个类似的api如Collections.reverse()和StringBuilder.reverse()。他们提供了直接对集合、字符串的反转api。需要的就是根据链表构建集合，再将集合反转，反转后再重新构建链表指向关系。代码如下：

public static ListNode reverseByList(ListNode head) {//方法先判断入参if (head == null) {return null;}//只有一个元素的直接返回if (head.next == null) {return head;}List<ListNode>  list=new ArrayList<>();while(head!=null){list.add(head);head=head.next;}//直接使用Collections的reverse反转Collections.reverse(list);// 反转后重建指向关系for(int i=0;i<list.size()-1;i++){list.get(i).next=list.get(i+1);}//链表最后一元素的next置为空list.get(list.size()-1).next=null;return list.get(0);}

上面的方法确实能解决问题，但是一般出到这题，考的不会是你的api的熟练程度，面试官一般会要求你自己实现反转过程。对于集合的反转，自己实现的通用算法是index为i的和index为size-1-i的元素位置进行对调进行实现。集合原理图如下：

集合反转代码实现如下：

public static void reverseList(List<ListNode> list){// 如果只有0或者1个元素，不需要做处理if(list.size()<=1){return;}int size=list.size();int half=(size-1)>>1;//从中号位遍历到0号位，将i位与size-1-i位进行互换实现集合的反转for(int i=half;i>=0;i--){ListNode temp=list.get(size-1-i);list.set(size-1-i,list.get(i));list.set(i,temp);}}

对于链表反转，上面链表反转思路是转为集合，对集合进行互换位置反转，然后再重建指针指向。还有一种只针对链表反转更有效的方式，即直接改变指针指向即可。用一个pre保持指向之前的节点的指针，用一个current指针指向当前遍历节点。直接改变当前指针的指向，由指向下一个节点改造为指向前面的节点。原理图如下：

代码实现如下：

  public static ListNode reverseLinkNode(ListNode head) {//方法先判断入参if (head == null) {return null;}//只有一个元素的直接返回if (head.next == null) {return head;}// 用于保持之前的指针，便于current指向ListNode pre = null;ListNode current = head;//temp用于保持当前节点的下一个节点的指针，使得遍历继续ListNode temp;while (current != null) {temp = current.next;current.next = pre;pre = current;current = temp;}//因为循环终止条件是到最后current为null了，链表的头节点应该是pre，即最后一个非空节点return pre;}

还有没有其他思路？在集合反转的时候除了交换对称位置的元素，如果想到 stack 的 FILO 特性，也很方面的使用 stack 进行反转集合，但是要额外使用一个n大小的栈空间。时间复杂度都是O(n)。java中需要用栈可以用LinkedList实现。

总结

对于链表反转主要两种思路：

一个是直接改变链表节点指针实现，即原先指向下一个节点的指针改为指向前一个节点，这种时间复杂度是O(n)，空间复杂度是O(1)，一次遍历完成，效率较高。

另一种即将链表转为集合，可以用Java的Collections.reverse()直接反转或者用交换头尾元素的思路或者利用LinkedList的 FILO特性用分别用addLast与pollLast方法进行添加和删除，反转集合后重建指针指向，这类思路，时间复杂度是O(n)，空间复杂度是O(n)（因为创建新的列表需要空间，栈也同样需要），针对链表反转总体效率不如第一种。

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