實現反轉連結串列--遞迴、迭代、雙指標、棧

描述

2021年，新年第二天，吃過晚飯，沒想到一道簡簡單單的題把我卡了半天，於是乎記錄一下。建議自己先寫寫試試。

題目：

定義一個函式，輸入一個連結串列的頭節點，反轉該連結串列並輸出反轉後連結串列的頭節點。

示例:
輸入: 1->2->3->4->5->NULL
輸出: 5->4->3->2->1->NULL

連結串列結構：

class ListNode{
    int val;
    ListNode next;
    public ListNode(int val){
        this.val = val;
    }
}

public ListNode reverseList(ListNode head) {
	//實現程式碼
}

其實開始想法是遍歷連結串列，用棧儲存其中的int值，然後再從棧中取出int生成新的連結串列。確實可以實現，但是效率太低，肯定不是最優的。最後再貼出棧的實現方法。

遞迴

相信不少同學和我一樣，遇到遞迴的問題總是很頭疼，而一看解答，卻發現大佬們幾行遞迴程式碼就優雅的解決了問題。遇到遞迴問題很容易進入思維誤區，所謂遞迴，程式反覆呼叫自身即是遞迴。既然能夠呼叫自身說明它每一級的功能都是一樣的，因此我們只需要關注一級遞迴的解決過程即可。

遞迴把握好三個關鍵點就可以了：

1. 找整個遞迴的終止條件：遞回應該在什麼時候結束？
2. 找返回值：應該給上一級返回什麼資訊？
3. 本級遞回應該做什麼：在這一級遞迴中，應該完成什麼任務？

這裡推薦一個部落格，寫的非常清晰，套路解決遞迴問題

對於該題分析：

終止條件：節點為空或者它的下一個節點為空
返回值：返回給上一級已經反轉完成的連結串列
本級應該做什麼：反轉後面的節點，並且將當前節點插入到它後面節點的後面

class Solution {
    public ListNode reverseList(ListNode head) {
    	//終止條件
        if(head == null || head.next == null){
            return head;
        }
        //將後面的節點反轉
        ListNode next = reverseList(head.next);
        //將當前節點插入它後面的節點
        head.next.next = head;
        //防止產生迴圈連結串列
        head.next = null;
        return next;
    }
}

記得上學時候資料結構老師告訴我們，關於連結串列的操作，一定要在紙上把過程先畫出來，再寫程式。不過這次畫翻車了，這裡記錄下我進入的誤區，因為head.next.next = head這行讓我想了好久，畫圖表示一下當時我的理解：

假設當前傳入的是2節點，假設它後面已經反轉完成，所以畫出了上面的圖，而我一直再想怎麼讓5去指向2，想著想著就迷路了。這裡就是一個思維誤區了，下意識的以為2就是已經指向了5，但是實際應該是下面這樣：

實際上2指向的是3節點，因為2的next並沒有變啊，這樣再看head.next.next = head是不是就瞬間明白了。而head.next = null;也懂了吧，就是防止3指向2，2又指向3。

迭代

一般來說遞迴能夠實現的迭代也可以，可以使用雙指標，也可以使用棧。先說雙指標：

考慮遍歷連結串列，並在訪問各節點時修改 next 引用指向：

class Solution {
    public ListNode reverseList(ListNode head) {
        //記錄前一個節點用的
        ListNode pre = null;
        //從頭節點開始
        ListNode cur = head;
        //臨時記錄下一個節點
        ListNode temp = null;
        while(cur != null){
        	//記錄下一個節點
            temp = cur.next;
            //將當前節點指向上前節點,實現反轉
            cur.next = pre;
            //將當前節點交給pre，為下一次的迴圈做準備
            pre = cur;
            //移動到下一個節點
            cur = temp;
        }
        return pre;
    }
}

具體思路已經加到註釋上了，不再贅述了，看下時間:

棧是一種先進後出的資料結構，下面是使用棧來實現反轉，思路就是遍歷儲存到棧中，再遍歷棧，生成新的連結串列：

class Solution {
    public ListNode reverseList(ListNode head) {
        Stack<Integer> stack = new Stack<>();
        while(head != null){
            stack.add(head.val);
            head = head.next;
        }
        ListNode temp = new ListNode(0),result = temp;
        while(stack.size() != 0){
            temp.next = new ListNode(stack.pop());
            temp = temp.next;
        }
        return result.next;
    }
}

棧沒啥好說的大家隨便看看，果然耗時最長。

記錄完畢。
歲月流逝忽已暮，皆因惆悵不知路。
2021年加油吧，打工人！