反轉連結串列系列問題
作者：Grey
原文地址：
反轉單連結串列
題目描述見：LeetCode 206. Reverse Linked List
思路如下
對於任何一個節點 cur 來說，記錄一個前驅節點 pre (第一個節點的前驅節點是 null )
先用一個臨時節點 tmp 記錄 cur 的下一個節點，然後設定
cur.next = pre;
pre = cur;
cur = tmp;
以下是示例圖
假設原始連結串列如下
第一個節點的反轉流程如下
第二個節點的反轉流程如下
最後返回 pre 節點即為反轉後的節點。
程式碼如下
class Solution {
public ListNode reverseList(ListNode head) {
ListNode pre = null;
ListNode cur = head;
while (cur != null) {
ListNode tmp = cur.next;
cur.next = pre;
pre = cur;
cur = tmp;
}
return pre;
}
}
時間複雜度\(O(N)\)，空間複雜度\(O(1)\)。
反轉連結串列也可以用遞迴方法來實現
定義遞迴函式 ListNode reverse(ListNode cur)，這個遞迴函式的含義是
反轉以 cur 為頭的連結串列，並把反轉後的頭節點返回。
這個遞迴函式的 base case 是，只有一個節點的時候，即
if (cur == null || cur.next == null) {
return cur;
}
這種情況下，直接返回當前節點即可。
接下來是普遍情況：
當前來到 cur 節點，c，d，e 已經完成了反轉。
此時 cur 需要做如下操作：把 c , d, e 反轉後的頭節點獲取到，假設為 pre ， 在上圖中，pre 就是 e 節點，然後 cur 再做如下操作
cur.next.next = cur;
cur.next = null;
其中cur.next = null非常重要，只有這樣，才能防止出現環。完整程式碼如下
class Solution {
public ListNode reverseList(ListNode cur) {
return reverse(cur);
}
// 反轉cur為頭的連結串列，並把反轉後的頭節點返回
public ListNode reverse(ListNode cur) {
if (cur == null || cur.next == null) {
return cur;
}
ListNode pre = reverse(cur.next);
cur.next.next = cur;
cur.next = null;
return pre;
}
}
時間複雜度\(O(N)\)
空間複雜度\(O(N)\)(遞迴棧佔用的空間)
反轉雙向連結串列
雙向連結串列和單連結串列的反轉類似，每個節點要多處理一次每個節點的前驅指標，
完整程式碼如下
public static DoubleNode reverseDoubleList(DoubleNode head) {
if (head == null || head.next == null) {
return head;
}
DoubleNode pre = null;
DoubleNode cur = head;
while (cur != null) {
DoubleNode tmp = cur.next;
cur.next = pre;
cur.last = tmp;
pre = cur;
cur = tmp;
}
return pre;
}
反轉單連結串列一部分
題目描述見：LeetCode 92. Reverse Linked List II
本題核心依然是反轉連結串列，只是增加了一些變數來記錄需要反轉連結串列的頭位置和結尾位置，不過需要注意的是，本題的連結串列開始位置是從 1 開始，所以，如果m = 1 && n != 1，說明反轉連結串列後需要返回新的頭部，只要m > 1，反轉連結串列一部分以後，返回原先的頭即可。
此外，本題的 follow up 提到
Could you do it in one pass?
就是遍歷一次連結串列能否解決問題，具體程式碼如下
class Solution {
public ListNode reverseBetween(ListNode head, int left, int right) {
if (head.next == null || left == right) {
// 只有一個節點，怎麼反轉都一樣
// 只要反轉一個節點，反轉前後連結串列還是一樣的
return head;
}
if (left == 1) {
// 需要換頭
ListNode pre = null;
ListNode end = head;
ListNode cur = head;
int gap = right - left + 1;
while (gap != 0) {
ListNode tmp = cur.next;
cur.next = pre;
pre = cur;
cur = tmp;
gap--;
}
end.next = cur;
return pre;
} else {
ListNode pre = null;
for (int i = 1; i < left; i++) {
pre = pre == null ? head : pre.next;
}
ListNode end = pre;
ListNode cur = pre == null ? head : pre.next;
ListNode last = cur;
int gap = right - left + 1;
while (gap != 0) {
ListNode tmp = cur.next;
cur.next = pre;
pre = cur;
cur = tmp;
gap--;
}
if (end != null) end.next = pre;
if (last != null) last.next = cur;
// 不需要換頭，返回原先的頭節點
return head;
}
}
}