反轉連結串列系列問題

作者：Grey

原文地址：

部落格園：反轉連結串列系列問題

CSDN：反轉連結串列系列問題

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;

以下是範例圖

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

定義遞迴函數 ListNode reverse(ListNode cur)，這個遞迴函數的含義是

反轉以 cur 為頭的連結串列，並把反轉後的頭節點返回。

這個遞迴函數的 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;
        }
    }
}

演演算法和資料結構學習筆記

演演算法和資料結構學習程式碼

參考資料

演演算法和資料結構體系班-左程雲

反轉連結串列系列問題

反轉連結串列系列問題

反轉單連結串列

反轉雙向連結串列

反轉單連結串列一部分

更多

參考資料