算法入門題：如何反轉一個單向鏈表？

最近在 LeetCode 上面玩 鏈表 類型的題目，因此打算寫一篇文章，分享一下在作鏈表類型題目的心得。

衆所周知，玩鏈表就是玩指針，今天跟你們講解一個鏈表的入門題目，如何反轉一個單向鏈表 也是 LeetCode #206 是很熱門的一道編程題 LC#206 Reverse Linked List ，如圖：

解題理論：

想要反轉一個單向鏈表，除了當前的 head 指針外，咱們還另外須要兩個輔助指針：

• preNode 用於保存上一個引用的指針
• nextNode 用於保存下一個引用的指針

無論你使用什麼編程語言，反轉鏈表的公式都是同樣的，主要分爲如下四步：

1. 將當前 head 引用的 next 引用傳遞給 nextNode
2. 將當前 preNode 引用賦值給 head.next 實現反轉（重要）
3. 移動 preNode 指針，準備進行下一次反轉
4. 移動 head 指針，準備進行下一次反轉

使用 Java 語言表示的代碼以下：

public static ListNode reverseList(ListNode head) {
        ListNode next, pre = null;
        while (head != null) {
            next = head.next;
            head.next = pre;
            pre = head;
            head = next;
        }
        return pre;
    }

由於動態語言容許交叉賦值，因此使用動態語言反轉鏈表就更加的簡單，代碼以下：

def reverse_list(head)
      while(head != nil) 
          cur_next, head.next, pre = head.next, pre, head
          head = cur_next
      end
      pre
  end

圖解數據結構

上面代碼和文字描述看上去可能不太直觀，咱們下面經過圖文的形式展現一個單向鏈表是如何被反轉的

單向鏈表的初始狀態：

而後咱們第一步，開始初始化指針，

ListNode next, pre = null

而後，執行第一步切換指引的代碼：

next = head.next;

這時候鏈表和指針的位置改變以下圖：

當執行第二步代碼：

head.next = pre;

這時候鏈表內的指針發生了以下的變化：

這裏能夠看到 head 引用的 next 指向已經發生的反轉變化 ，這一步也是反轉鏈表最重要的一步

後面第三步，第四步就是移動 preNode，head 指針，準備爲下一次元素反轉作準備了

第三步代碼：

pre = head;

如圖：

這時候 preNode 已經跟 head 頭指針指向同一個節點，準備爲下一次反轉作準備

第四步代碼：

head = next;

看到這裏你們發現 nextNode 指針其實做用不大，就是幫助 head 同窗臨時佔一個位置的，反轉指針主要依靠 preNode 和 head，反轉完成後如何：

執行到這裏，元素 1 已經被反轉過來的，只須要將以上四步執行 N 次，就能夠將一個長度爲 N 的鏈表所有反轉，因此這套解法的時間複雜度就是 O（n），最後只要提交代碼，你就能戰勝全國 90%的對手，不信的話能夠打開 LeetCode 提交一下代碼 (●—●)

總結

這道題很是簡單，若是你是老手的話就當幫你回顧一下反轉鏈表的解題思路，若是你是新手的話說不定能幫忙打開算法世界的大門，以爲文章不錯的話，能夠分享給朋友，最後再留一個問題，能夠思考一下：

• 爲何最終返回的指針是 preNode， 而不是 head ？