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0206.翻转链表.md

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反转链表的写法很简单，一些同学甚至可以背下来但过一阵就忘了该咋写，主要是因为没有理解真正的反转过程。

206.反转链表

力扣题目链接

题意：反转一个单链表。

示例: 输入: 1->2->3->4->5->NULL 输出: 5->4->3->2->1->NULL

思路

如果再定义一个新的链表，实现链表元素的反转，其实这是对内存空间的浪费。

其实只需要改变链表的next指针的指向，直接将链表反转 ，而不用重新定义一个新的链表，如图所示:

206_反转链表

之前链表的头节点是元素1， 反转之后头结点就是元素5 ，这里并没有添加或者删除节点，仅仅是改变next指针的方向。

那么接下来看一看是如何反转的呢？

我们拿有示例中的链表来举例，如动画所示：

首先定义一个cur指针，指向头结点，再定义一个pre指针，初始化为null。

然后就要开始反转了，首先要把 cur->next 节点用tmp指针保存一下，也就是保存一下这个节点。

为什么要保存一下这个节点呢，因为接下来要改变 cur->next 的指向了，将cur->next 指向pre ，此时已经反转了第一个节点了。

接下来，就是循环走如下代码逻辑了，继续移动pre和cur指针。

最后，cur 指针已经指向了null，循环结束，链表也反转完毕了。 此时我们return pre指针就可以了，pre指针就指向了新的头结点。

C++代码

双指针法

class Solution {
public:
    ListNode* reverseList(ListNode* head) {
        ListNode* temp; // 保存cur的下一个节点
        ListNode* cur = head;
        ListNode* pre = NULL;
        while(cur) {
            temp = cur->next;  // 保存一下 cur的下一个节点，因为接下来要改变cur->next
            cur->next = pre; // 翻转操作
            // 更新pre 和 cur指针
            pre = cur;
            cur = temp;
        }
        return pre;
    }
};

递归法

递归法相对抽象一些，但是其实和双指针法是一样的逻辑，同样是当cur为空的时候循环结束，不断将cur指向pre的过程。

关键是初始化的地方，可能有的同学会不理解， 可以看到双指针法中初始化 cur = head，pre = NULL，在递归法中可以从如下代码看出初始化的逻辑也是一样的，只不过写法变了。

具体可以看代码（已经详细注释），双指针法写出来之后，理解如下递归写法就不难了，代码逻辑都是一样的。

class Solution {
public:
    ListNode* reverse(ListNode* pre,ListNode* cur){
        if(cur == NULL) return pre;
        ListNode* temp = cur->next;
        cur->next = pre;
        // 可以和双指针法的代码进行对比，如下递归的写法，其实就是做了这两步
        // pre = cur;
        // cur = temp;
        return reverse(cur,temp);
    }
    ListNode* reverseList(ListNode* head) {
        // 和双指针法初始化是一样的逻辑
        // ListNode* cur = head;
        // ListNode* pre = NULL;
        return reverse(NULL, head);
    }

};

我们可以发现，上面的递归写法和双指针法实质上都是从前往后翻转指针指向，其实还有另外一种与双指针法不同思路的递归写法：从后往前翻转指针指向。

具体代码如下（带详细注释）：

class Solution {
public:
    ListNode* reverseList(ListNode* head) {
        // 边缘条件判断
        if(head == NULL) return NULL;
        if (head->next == NULL) return head;
        
        // 递归调用，翻转第二个节点开始往后的链表
        ListNode *last = reverseList(head->next);
        // 翻转头节点与第二个节点的指向
        head->next->next = head;
        // 此时的 head 节点为尾节点，next 需要指向 NULL
        head->next = NULL;
        return last;
    }
};

其他语言版本

Java：

// 双指针
class Solution {
    public ListNode reverseList(ListNode head) {
        ListNode prev = null;
        ListNode cur = head;
        ListNode temp = null;
        while (cur != null) {
            temp = cur.next;// 保存下一个节点
            cur.next = prev;
            prev = cur;
            cur = temp;
        }
        return prev;
    }
}
// 递归 
class Solution {
    public ListNode reverseList(ListNode head) {
        return reverse(null, head);
    }

    private ListNode reverse(ListNode prev, ListNode cur) {
        if (cur == null) {
            return prev;
        }
        ListNode temp = null;
        temp = cur.next;// 先保存下一个节点
        cur.next = prev;// 反转
        // 更新prev、cur位置
        // prev = cur;
        // cur = temp;
        return reverse(cur, temp);
    }
}
// 从后向前递归
class Solution {
    ListNode reverseList(ListNode head) {
        // 边缘条件判断
        if(head == null) return null;
        if (head.next == null) return head;
        
        // 递归调用，翻转第二个节点开始往后的链表
        ListNode last = reverseList(head.next);
        // 翻转头节点与第二个节点的指向
        head.next.next = head;
        // 此时的 head 节点为尾节点，next 需要指向 NULL
        head.next = null;
        return last;
    } 
}

Python迭代法：

#双指针
# Definition for singly-linked list.
# class ListNode:
#     def __init__(self, val=0, next=None):
#         self.val = val
#         self.next = next
class Solution:
    def reverseList(self, head: ListNode) -> ListNode:
        cur = head   
        pre = None
        while(cur!=None):
            temp = cur.next # 保存一下 cur的下一个节点，因为接下来要改变cur->next
            cur.next = pre #反转
            #更新pre、cur指针
            pre = cur
            cur = temp
        return pre

Python递归法：

# Definition for singly-linked list.
# class ListNode:
#     def __init__(self, val=0, next=None):
#         self.val = val
#         self.next = next
class Solution:
    def reverseList(self, head: ListNode) -> ListNode:
        
        def reverse(pre,cur):
            if not cur:
                return pre
                
            tmp = cur.next
            cur.next = pre

            return reverse(cur,tmp)
        
        return reverse(None,head)

Go：

//双指针
func reverseList(head *ListNode) *ListNode {
    var pre *ListNode
    cur := head
    for cur != nil {
        next := cur.Next
        cur.Next = pre
        pre = cur
        cur = next
    }
    return pre
}

//递归
func reverseList(head *ListNode) *ListNode {
    return help(nil, head)
}

func help(pre, head *ListNode)*ListNode{
    if head == nil {
        return pre
    }
    next := head.Next
    head.Next = pre
    return help(head, next)
}

javaScript:

/**
 * @param {ListNode} head
 * @return {ListNode}
 */

// 双指针：
var reverseList = function(head) {
    if(!head || !head.next) return head;
    let temp = null, pre = null, cur = head;
    while(cur) {
        temp = cur.next;
        cur.next = pre;
        pre = cur;
        cur = temp;
    }
    // temp = cur = null;
    return pre;
};

// 递归：
var reverse = function(pre, head) {
    if(!head) return pre;
    const temp = head.next;
    head.next = pre;
    pre = head
    return reverse(pre, temp);
}

var reverseList = function(head) {
    return reverse(null, head);
};

// 递归2
var reverse = function(head) {
    if(!head || !head.next) return head;
    // 从后往前翻
    const pre = reverse(head.next);
    head.next = pre.next;
    pre.next = head;
    return head;
}

var reverseList = function(head) {
    let cur = head;
    while(cur && cur.next) {
        cur = cur.next;
    }
    reverse(head);
    return cur;
};

Ruby:

# 双指针
# Definition for singly-linked list.
# class ListNode
#     attr_accessor :val, :next
#     def initialize(val = 0, _next = nil)
#         @val = val
#         @next = _next
#     end
# end
def reverse_list(head)
  # return nil if head.nil?	# 循环判断条件亦能起到相同作用因此不必单独判断
  cur, per = head, nil
  until cur.nil?
    tem = cur.next
    cur.next = per
    per = cur
    cur = tem
  end
  per
end

# 递归
# Definition for singly-linked list.
# class ListNode
#     attr_accessor :val, :next
#     def initialize(val = 0, _next = nil)
#         @val = val
#         @next = _next
#     end
# end
def reverse_list(head)
  reverse(nil, head)
end

def reverse(pre, cur)
  return pre if cur.nil?
  tem = cur.next
  cur.next = pre
  reverse(cur, tem)	# 通过递归实现双指针法中的更新操作
end

Kotlin:

fun reverseList(head: ListNode?): ListNode? {
    var pre: ListNode? = null
    var cur = head
    while (cur != null) {
        val temp = cur.next
        cur.next = pre
        pre = cur
        cur = temp
    }
    return pre
}

Swift：

/// 双指针法 (迭代)
/// - Parameter head: 头结点
/// - Returns: 翻转后的链表头结点
func reverseList(_ head: ListNode?) -> ListNode? {
    if head == nil || head?.next == nil {
        return head
    }
    var pre: ListNode? = nil
    var cur: ListNode? = head
    var temp: ListNode? = nil
    while cur != nil {
        temp = cur?.next
        cur?.next = pre
        pre = cur
        cur = temp
    }
    return pre
}

/// 递归
/// - Parameter head: 头结点
/// - Returns: 翻转后的链表头结点
func reverseList2(_ head: ListNode?) -> ListNode? {
    return reverse(pre: nil, cur: head)
}
func reverse(pre: ListNode?, cur: ListNode?) -> ListNode? {
    if cur == nil {
        return pre
    }
    let temp: ListNode? = cur?.next
    cur?.next = pre
    return reverse(pre: cur, cur: temp)
}

C: 双指针法：

struct ListNode* reverseList(struct ListNode* head){
    //保存cur的下一个结点
    struct ListNode* temp;
    //pre指针指向前一个当前结点的前一个结点
    struct ListNode* pre = NULL;
    //用head代替cur，也可以再定义一个cur结点指向head。
    while(head) {
        //保存下一个结点的位置
        temp = head->next;
        //翻转操作
        head->next = pre;
        //更新结点
        pre = head;
        head = temp;
    }
    return pre;
}

递归法：

struct ListNode* reverse(struct ListNode* pre, struct ListNode* cur) {
    if(!cur)
        return pre;
    struct ListNode* temp = cur->next;
    cur->next = pre;
    //将cur作为pre传入下一层
    //将temp作为cur传入下一层，改变其指针指向当前cur
    return reverse(cur, temp);
}

struct ListNode* reverseList(struct ListNode* head){
    return reverse(NULL, head);
}