反轉單鏈表II

原題

　　Reverse a linked list from position m to n. Do it in-place and in one-pass.
　　For example:
　　Given 1->2->3->4->5->NULL, m = 2 and n = 4,
　　return 1->4->3->2->5->NULL.
　　Note:
　　Given m, n satisfy the following condition:
　　1 ≤ m ≤ n ≤ length of list.

題目大意

　　給定一個單鏈表，將第m到第n個之間的元素進行轉。
　　給定的n和m都是合法的，使用原地方法進行解決（使用常量輔助空間）

解題思路

　　先找到第一個要反轉的元素的前驅（prev），再計算要進行反轉的元素個數，對元素進行頭插法，插在prev後面，同時保持鏈表不斷開。

代碼實現

鏈表結點類

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

 

算法實現類

public class Solution {
    public ListNode reverseBetween(ListNode head, int m, int n) {

        ListNode root = new ListNode(0);
        ListNode p = root;
        root.next = head;

        for (int i = 1; i < m && p != null; i++) {
            p = p.next;
        }

        if (p != null) {
            ListNode q = p.next;
            ListNode r;

            // 若是m爲負數就認爲是從第一個開始交換
            if (m < 1) {
                m = 1;
            }

            n = n - m + 1; // n爲要換的結點數目
            // 有兩個結點時纔要使用尾插法，尾插的個數爲n-1
            for (int i = 1; i < n && q.next != null ; i++) {
                // 爲要進行尾插的結點
                r = q.next;

               // 在q結點的後面進行尾插操做 
                q.next = r.next;
                r.next = p.next;
                p.next = r;
            }

            head = root.next;
        }

        return head;
    }
}

 

問題：

給一個單向鏈表，把它從頭至尾反轉過來。好比： a -> b -> c ->d 反過來就是 d -> c -> b -> a 。

分析：

假設每個node的結構是：

 

[java] view plain copy

 

1. class Node {  
2.     char value;  
3.     Node next;  
4. }  

 

由於在對鏈表進行反轉的時候，須要更新每個node的「next」值，可是，在更新 next 的值前，咱們須要保存 next 的值，不然咱們沒法繼續。因此，咱們須要兩個指針分別指向前一個節點和後一個節點，每次作完當前節點「next」值更新後，把兩個節點往下移，直到到達最後節點。

代碼以下：

 

[java] view plain copy

 

1. public Node reverse(Node current) {  
2.     //initialization  
3.     Node previousNode = null;  
4.     Node nextNode = null;  
5.       
6.     while (current != null) {  
7.         //save the next node  
8.         nextNode = current.next;  
9.         //update the value of "next"  
10.         current.next = previousNode;  
11.         //shift the pointers  
12.         previousNode = current;  
13.         current = nextNode;           
14.     }  
15.     return previousNode;  
16. }  

上面代碼使用的是非遞歸方式，這個問題也能夠經過遞歸的方式解決。代碼以下：

 

 

[java] view plain copy

 

1. public Node reverse(Node current)  
2.  {  
3.      if (current == null || current.next == null) return current;  
4.      Node nextNode = current.next;  
5.      current.next = null;  
6.      Node reverseRest = reverse(nextNode);  
7.      nextNode.next = current;  
8.      return reverseRest;  
9.  }  

遞歸的方法實際上是很是巧的，它利用遞歸走到鏈表的末端，而後再更新每個node的next 值 (代碼倒數第二句)。 在上面的代碼中， reverseRest 的值沒有改變，爲該鏈表的最後一個node，因此，反轉後，咱們能夠獲得新鏈表的head。

 

 

（一）單鏈表的結點結構:　

      data域：存儲數據元素信息的域稱爲數據域；　
    next域：存儲直接後繼位置的域稱爲指針域，它是存放結點的直接後繼的地址（位置）的指針域（鏈域）。
    data域+ next域：組成數據ai的存儲映射，稱爲結點；
    注意：①鏈表經過每一個結點的鏈域將線性表的n個結點按其邏輯順序連接在一塊兒的。 　　
          ②每一個結點只有一個鏈域的鏈表稱爲單鏈表（Single Linked List）。
     所謂的鏈表就好像火車車箱同樣，從火車頭開始，每一節車箱以後都連着後一節車箱。
     要實現單鏈表存儲，首先是建立一結點類，其Java代碼以下：

[java] view plain copy

1. class Node {  
2.     private int Data;// 數據域  
3.     private Node Next;// 指針域  
4.     public Node(int Data) {  
5.         // super();  
6.         this.Data = Data;  
7.     }  
8.     public int getData() {  
9.         return Data;  
10.     }  
11.     public void setData(int Data) {  
12.         this.Data = Data;  
13.     }  
14.   
15.     public Node getNext() {  
16.         return Next;  
17.     }  
18.     public void setNext(Node Next) {  
19.         this.Next = Next;  
20.     }  
21. }  

（二）實現反轉的方法：
  （1）遞歸反轉法：在反轉當前節點以前先反轉後續節點。這樣從頭結點開始，層層深刻直到尾結點纔開始反轉指針域的指向。簡單的說就是從尾結點開始，逆向反轉各個結點的指針域指向，其過程圖以下所示：
   head：是前一結點的指針域（PS：前一結點的指針域指向當前結點）
   head.getNext()：是當前結點的指針域（PS：當前結點的指針域指向下一結點）
   reHead：是反轉後新鏈表的頭結點（即原來單鏈表的尾結點）

Java代碼實現：

[java] view plain copy

1. package javatest1;  
2. public class javatest1 {  
3.     public static void main(String[] args) {  
4.         Node head = new Node(0);  
5.         Node node1 = new Node(1);  
6.         Node node2 = new Node(2);  
7.         Node node3 = new Node(3);  
8.         head.setNext(node1);  
9.         node1.setNext(node2);  
10.         node2.setNext(node3);  
11.   
12.         // 打印反轉前的鏈表  
13.         Node h = head;  
14.         while (null != h) {  
15.             System.out.print(h.getData() + " ");  
16.             h = h.getNext();  
17.         }  
18.         // 調用反轉方法  
19.         head = Reverse1(head);  
20.   
21.         System.out.println("\n**************************");  
22.         // 打印反轉後的結果  
23.         while (null != head) {  
24.             System.out.print(head.getData() + " ");  
25.             head = head.getNext();  
26.         }  
27.     }  
28.   
29.     /** 
30.      * 遞歸，在反轉當前節點以前先反轉後續節點 
31.      */  
32.     public static Node Reverse1(Node head) {  
33.         // head看做是前一結點，head.getNext()是當前結點，reHead是反轉後新鏈表的頭結點  
34.         if (head == null || head.getNext() == null) {  
35.             return head;// 若爲空鏈或者當前結點在尾結點，則直接還回  
36.         }  
37.         Node reHead = Reverse1(head.getNext());// 先反轉後續節點head.getNext()  
38.         head.getNext().setNext(head);// 將當前結點的指針域指向前一結點  
39.         head.setNext(null);// 前一結點的指針域令爲null;  
40.         return reHead;// 反轉後新鏈表的頭結點  
41.     }  
42. }  
43.   
44.     class Node {  
45.         private int Data;// 數據域  
46.         private Node Next;// 指針域  
47.   
48.         public Node(int Data) {  
49.             // super();  
50.             this.Data = Data;  
51.         }  
52.   
53.         public int getData() {  
54.             return Data;  
55.         }  
56.   
57.         public void setData(int Data) {  
58.             this.Data = Data;  
59.         }  
60.   
61.         public Node getNext() {  
62.             return Next;  
63.         }  
64.   
65.         public void setNext(Node Next) {  
66.             this.Next = Next;  
67.         }  
68.     }  

 

（2）遍歷反轉法：遞歸反轉法是從後往前逆序反轉指針域的指向，而遍歷反轉法是從前日後反轉各個結點的指針域的指向。

   基本思路是：將當前節點cur的下一個節點 cur.getNext()緩存到temp後，而後更改當前節點指針指向上一結點pre。也就是說在反轉當前結點指針指向前，先把當前結點的指針域用tmp臨時保存，以便下一次使用，其過程可表示以下：
   pre：上一結點
   cur: 當前結點
   tmp: 臨時結點，用於保存當前結點的指針域（即下一結點）

 

Java代碼實現：

[java] view plain copy

1. package javatest1;  
2. public class JavaTest1 {  
3.     public static void main(String[] args) {  
4.         Node head = new Node(0);  
5.         Node node1 = new Node(1);  
6.         Node node2 = new Node(2);  
7.         Node node3 = new Node(3);  
8.   
9.         head.setNext(node1);  
10.         node1.setNext(node2);  
11.         node2.setNext(node3);  
12.   
13.         // 打印反轉前的鏈表  
14.         Node h = head;  
15.         while (null != h) {  
16.             System.out.print(h.getData() + " ");  
17.             h = h.getNext();  
18.         }  
19.         // 調用反轉方法  
20.         // head = reverse1(head);  
21.         head = reverse2(head);  
22.   
23.         System.out.println("\n**************************");  
24.         // 打印反轉後的結果  
25.         while (null != head) {  
26.             System.out.print(head.getData() + " ");  
27.             head = head.getNext();  
28.         }  
29.     }  
30.   
31.     /** 
32.      * 遍歷，將當前節點的下一個節點緩存後更改當前節點指針 
33.      */  
34.     public static Node reverse2(Node head) {  
35.         if (head == null)  
36.             return head;  
37.         Node pre = head;// 上一結點  
38.         Node cur = head.getNext();// 當前結點  
39.         Node tmp;// 臨時結點，用於保存當前結點的指針域（即下一結點）  
40.         while (cur != null) {// 當前結點爲null，說明位於尾結點  
41.             tmp = cur.getNext();  
42.             cur.setNext(pre);// 反轉指針域的指向  
43.   
44.             // 指針往下移動  
45.             pre = cur;  
46.             cur = tmp;  
47.         }  
48.         // 最後將原鏈表的頭節點的指針域置爲null，還回新鏈表的頭結點，即原鏈表的尾結點  
49.         head.setNext(null);  
50.           
51.         return pre;  
52.     }  
53. }  
54.   
55. class Node {  
56.     private int Data;// 數據域  
57.     private Node Next;// 指針域  
58.   
59.     public Node(int Data) {  
60.         // super();  
61.         this.Data = Data;  
62.     }  
63.   
64.     public int getData() {  
65.         return Data;  
66.     }  
67.   
68.     public void setData(int Data) {  
69.         this.Data = Data;  
70.     }  
71.   
72.     public Node getNext() {  
73.         return Next;  
74.     }  
75.   
76.     public void setNext(Node Next) {  
77.         this.Next = Next;  
78.     }  
79. }