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<p align="center">
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<a href="https://www.programmercarl.com/xunlian/xunlianying.html" target="_blank">
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<img src="../pics/训练营.png" width="1000"/>
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</a>
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<p align="center"><strong><a href="./qita/join.md">参与本项目</a>，贡献其他语言版本的代码，拥抱开源，让更多学习算法的小伙伴们受益！</strong></p>
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> 反转链表的写法很简单，一些同学甚至可以背下来但过一阵就忘了该咋写，主要是因为没有理解真正的反转过程。
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# 206.反转链表
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[力扣题目链接](https://leetcode.cn/problems/reverse-linked-list/)
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题意：反转一个单链表。
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示例:
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输入: 1->2->3->4->5->NULL
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输出: 5->4->3->2->1->NULL
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## 算法公开课
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**[《代码随想录》算法视频公开课](https://programmercarl.com/other/gongkaike.html)：[帮你拿下反转链表 | LeetCode：206.反转链表](https://www.bilibili.com/video/BV1nB4y1i7eL)，相信结合视频再看本篇题解，更有助于大家对本题的理解**。
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## 思路
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如果再定义一个新的链表，实现链表元素的反转，其实这是对内存空间的浪费。
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其实只需要改变链表的next指针的指向，直接将链表反转 ，而不用重新定义一个新的链表，如图所示:
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之前链表的头节点是元素1， 反转之后头结点就是元素5 ，这里并没有添加或者删除节点，仅仅是改变next指针的方向。
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那么接下来看一看是如何反转的呢？
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我们拿有示例中的链表来举例，如动画所示：（纠正：动画应该是先移动pre，在移动cur）
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首先定义一个cur指针，指向头结点，再定义一个pre指针，初始化为null。
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然后就要开始反转了，首先要把 cur->next 节点用tmp指针保存一下，也就是保存一下这个节点。
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为什么要保存一下这个节点呢，因为接下来要改变 cur->next 的指向了，将cur->next 指向pre ，此时已经反转了第一个节点了。
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接下来，就是循环走如下代码逻辑了，继续移动pre和cur指针。
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最后，cur 指针已经指向了null，循环结束，链表也反转完毕了。 此时我们return pre指针就可以了，pre指针就指向了新的头结点。
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### 双指针法
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```CPP
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class Solution {
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||
public:
|
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ListNode* reverseList(ListNode* head) {
|
||
ListNode* temp; // 保存cur的下一个节点
|
||
ListNode* cur = head;
|
||
ListNode* pre = NULL;
|
||
while(cur) {
|
||
temp = cur->next; // 保存一下 cur的下一个节点，因为接下来要改变cur->next
|
||
cur->next = pre; // 翻转操作
|
||
// 更新pre 和 cur指针
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||
pre = cur;
|
||
cur = temp;
|
||
}
|
||
return pre;
|
||
}
|
||
};
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||
```
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||
* 时间复杂度: O(n)
|
||
* 空间复杂度: O(1)
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### 递归法
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递归法相对抽象一些，但是其实和双指针法是一样的逻辑，同样是当cur为空的时候循环结束，不断将cur指向pre的过程。
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关键是初始化的地方，可能有的同学会不理解， 可以看到双指针法中初始化 cur = head，pre = NULL，在递归法中可以从如下代码看出初始化的逻辑也是一样的，只不过写法变了。
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具体可以看代码（已经详细注释），**双指针法写出来之后，理解如下递归写法就不难了，代码逻辑都是一样的。**
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||
```CPP
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||
class Solution {
|
||
public:
|
||
ListNode* reverse(ListNode* pre,ListNode* cur){
|
||
if(cur == NULL) return pre;
|
||
ListNode* temp = cur->next;
|
||
cur->next = pre;
|
||
// 可以和双指针法的代码进行对比，如下递归的写法，其实就是做了这两步
|
||
// pre = cur;
|
||
// cur = temp;
|
||
return reverse(cur,temp);
|
||
}
|
||
ListNode* reverseList(ListNode* head) {
|
||
// 和双指针法初始化是一样的逻辑
|
||
// ListNode* cur = head;
|
||
// ListNode* pre = NULL;
|
||
return reverse(NULL, head);
|
||
}
|
||
|
||
};
|
||
```
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||
|
||
* 时间复杂度: O(n), 要递归处理链表的每个节点
|
||
* 空间复杂度: O(n), 递归调用了 n 层栈空间
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||
我们可以发现，上面的递归写法和双指针法实质上都是从前往后翻转指针指向，其实还有另外一种与双指针法不同思路的递归写法：从后往前翻转指针指向。
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具体代码如下（带详细注释）：
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||
```CPP
|
||
class Solution {
|
||
public:
|
||
ListNode* reverseList(ListNode* head) {
|
||
// 边缘条件判断
|
||
if(head == NULL) return NULL;
|
||
if (head->next == NULL) return head;
|
||
|
||
// 递归调用，翻转第二个节点开始往后的链表
|
||
ListNode *last = reverseList(head->next);
|
||
// 翻转头节点与第二个节点的指向
|
||
head->next->next = head;
|
||
// 此时的 head 节点为尾节点，next 需要指向 NULL
|
||
head->next = NULL;
|
||
return last;
|
||
}
|
||
};
|
||
```
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||
|
||
* 时间复杂度: O(n)
|
||
* 空间复杂度: O(n)
|
||
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## 其他语言版本
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### Java：
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||
```java
|
||
// 双指针
|
||
class Solution {
|
||
public ListNode reverseList(ListNode head) {
|
||
ListNode prev = null;
|
||
ListNode cur = head;
|
||
ListNode temp = null;
|
||
while (cur != null) {
|
||
temp = cur.next;// 保存下一个节点
|
||
cur.next = prev;
|
||
prev = cur;
|
||
cur = temp;
|
||
}
|
||
return prev;
|
||
}
|
||
}
|
||
```
|
||
|
||
```java
|
||
// 递归
|
||
class Solution {
|
||
public ListNode reverseList(ListNode head) {
|
||
return reverse(null, head);
|
||
}
|
||
|
||
private ListNode reverse(ListNode prev, ListNode cur) {
|
||
if (cur == null) {
|
||
return prev;
|
||
}
|
||
ListNode temp = null;
|
||
temp = cur.next;// 先保存下一个节点
|
||
cur.next = prev;// 反转
|
||
// 更新prev、cur位置
|
||
// prev = cur;
|
||
// cur = temp;
|
||
return reverse(cur, temp);
|
||
}
|
||
}
|
||
```
|
||
|
||
```java
|
||
// 从后向前递归
|
||
class Solution {
|
||
ListNode reverseList(ListNode head) {
|
||
// 边缘条件判断
|
||
if(head == null) return null;
|
||
if (head.next == null) return head;
|
||
|
||
// 递归调用，翻转第二个节点开始往后的链表
|
||
ListNode last = reverseList(head.next);
|
||
// 翻转头节点与第二个节点的指向
|
||
head.next.next = head;
|
||
// 此时的 head 节点为尾节点，next 需要指向 NULL
|
||
head.next = null;
|
||
return last;
|
||
}
|
||
}
|
||
```
|
||
|
||
### Python：
|
||
|
||
```python
|
||
（版本一）双指针法
|
||
# Definition for singly-linked list.
|
||
# class ListNode:
|
||
# def __init__(self, val=0, next=None):
|
||
# self.val = val
|
||
# self.next = next
|
||
class Solution:
|
||
def reverseList(self, head: ListNode) -> ListNode:
|
||
cur = head
|
||
pre = None
|
||
while cur:
|
||
temp = cur.next # 保存一下 cur的下一个节点，因为接下来要改变cur->next
|
||
cur.next = pre #反转
|
||
#更新pre、cur指针
|
||
pre = cur
|
||
cur = temp
|
||
return pre
|
||
```
|
||
|
||
```python
|
||
（版本二）递归法
|
||
# Definition for singly-linked list.
|
||
# class ListNode:
|
||
# def __init__(self, val=0, next=None):
|
||
# self.val = val
|
||
# self.next = next
|
||
class Solution:
|
||
def reverseList(self, head: ListNode) -> ListNode:
|
||
return self.reverse(head, None)
|
||
def reverse(self, cur: ListNode, pre: ListNode) -> ListNode:
|
||
if cur == None:
|
||
return pre
|
||
temp = cur.next
|
||
cur.next = pre
|
||
return self.reverse(temp, cur)
|
||
|
||
```
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||
|
||
|
||
|
||
### Go：
|
||
|
||
```go
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||
//双指针
|
||
func reverseList(head *ListNode) *ListNode {
|
||
var pre *ListNode
|
||
cur := head
|
||
for cur != nil {
|
||
next := cur.Next
|
||
cur.Next = pre
|
||
pre = cur
|
||
cur = next
|
||
}
|
||
return pre
|
||
}
|
||
|
||
//递归
|
||
func reverseList(head *ListNode) *ListNode {
|
||
return help(nil, head)
|
||
}
|
||
|
||
func help(pre, head *ListNode)*ListNode{
|
||
if head == nil {
|
||
return pre
|
||
}
|
||
next := head.Next
|
||
head.Next = pre
|
||
return help(head, next)
|
||
}
|
||
|
||
```
|
||
### JavaScript:
|
||
|
||
```js
|
||
/**
|
||
* @param {ListNode} head
|
||
* @return {ListNode}
|
||
*/
|
||
|
||
// 双指针：
|
||
var reverseList = function(head) {
|
||
if(!head || !head.next) return head;
|
||
let temp = null, pre = null, cur = head;
|
||
while(cur) {
|
||
temp = cur.next;
|
||
cur.next = pre;
|
||
pre = cur;
|
||
cur = temp;
|
||
}
|
||
// temp = cur = null;
|
||
return pre;
|
||
};
|
||
|
||
// 递归：
|
||
var reverse = function(pre, head) {
|
||
if(!head) return pre;
|
||
const temp = head.next;
|
||
head.next = pre;
|
||
pre = head
|
||
return reverse(pre, temp);
|
||
}
|
||
|
||
var reverseList = function(head) {
|
||
return reverse(null, head);
|
||
};
|
||
|
||
// 递归2
|
||
var reverse = function(head) {
|
||
if(!head || !head.next) return head;
|
||
// 从后往前翻
|
||
const pre = reverse(head.next);
|
||
head.next = pre.next;
|
||
pre.next = head;
|
||
return head;
|
||
}
|
||
|
||
var reverseList = function(head) {
|
||
let cur = head;
|
||
while(cur && cur.next) {
|
||
cur = cur.next;
|
||
}
|
||
reverse(head);
|
||
return cur;
|
||
};
|
||
```
|
||
|
||
### TypeScript:
|
||
|
||
```typescript
|
||
// 双指针法
|
||
function reverseList(head: ListNode | null): ListNode | null {
|
||
let preNode: ListNode | null = null,
|
||
curNode: ListNode | null = head,
|
||
tempNode: ListNode | null;
|
||
while (curNode) {
|
||
tempNode = curNode.next;
|
||
curNode.next = preNode;
|
||
preNode = curNode;
|
||
curNode = tempNode;
|
||
}
|
||
return preNode;
|
||
};
|
||
|
||
// 递归（从前往后翻转）
|
||
function reverseList(head: ListNode | null): ListNode | null {
|
||
function recur(preNode: ListNode | null, curNode: ListNode | null): ListNode | null {
|
||
if (curNode === null) return preNode;
|
||
let tempNode: ListNode | null = curNode.next;
|
||
curNode.next = preNode;
|
||
preNode = curNode;
|
||
curNode = tempNode;
|
||
return recur(preNode, curNode);
|
||
}
|
||
return recur(null, head);
|
||
};
|
||
|
||
// 递归（从后往前翻转）
|
||
function reverseList(head: ListNode | null): ListNode | null {
|
||
if (head === null) return null;
|
||
let newHead: ListNode | null;
|
||
function recur(node: ListNode | null, preNode: ListNode | null): void {
|
||
if (node.next === null) {
|
||
newHead = node;
|
||
newHead.next = preNode;
|
||
} else {
|
||
recur(node.next, node);
|
||
node.next = preNode;
|
||
}
|
||
}
|
||
recur(head, null);
|
||
return newHead;
|
||
};
|
||
```
|
||
|
||
### Ruby:
|
||
|
||
```ruby
|
||
# 双指针
|
||
# Definition for singly-linked list.
|
||
# class ListNode
|
||
# attr_accessor :val, :next
|
||
# def initialize(val = 0, _next = nil)
|
||
# @val = val
|
||
# @next = _next
|
||
# end
|
||
# end
|
||
def reverse_list(head)
|
||
# return nil if head.nil? # 循环判断条件亦能起到相同作用因此不必单独判断
|
||
cur, per = head, nil
|
||
until cur.nil?
|
||
tem = cur.next
|
||
cur.next = per
|
||
per = cur
|
||
cur = tem
|
||
end
|
||
per
|
||
end
|
||
|
||
# 递归
|
||
# Definition for singly-linked list.
|
||
# class ListNode
|
||
# attr_accessor :val, :next
|
||
# def initialize(val = 0, _next = nil)
|
||
# @val = val
|
||
# @next = _next
|
||
# end
|
||
# end
|
||
def reverse_list(head)
|
||
reverse(nil, head)
|
||
end
|
||
|
||
def reverse(pre, cur)
|
||
return pre if cur.nil?
|
||
tem = cur.next
|
||
cur.next = pre
|
||
reverse(cur, tem) # 通过递归实现双指针法中的更新操作
|
||
end
|
||
```
|
||
|
||
### Kotlin:
|
||
|
||
```Kotlin
|
||
fun reverseList(head: ListNode?): ListNode? {
|
||
var pre: ListNode? = null
|
||
var cur = head
|
||
while (cur != null) {
|
||
val temp = cur.next
|
||
cur.next = pre
|
||
pre = cur
|
||
cur = temp
|
||
}
|
||
return pre
|
||
}
|
||
```
|
||
```kotlin
|
||
/**
|
||
* Example:
|
||
* var li = ListNode(5)
|
||
* var v = li.`val`
|
||
* Definition for singly-linked list.
|
||
* class ListNode(var `val`: Int) {
|
||
* var next: ListNode? = null
|
||
* }
|
||
*/
|
||
class Solution {
|
||
fun reverseList(head: ListNode?): ListNode? {
|
||
// temp用来存储临时的节点
|
||
var temp: ListNode?
|
||
// cur用来遍历链表
|
||
var cur: ListNode? = head
|
||
// pre用来作为链表反转的工具
|
||
// pre是比pre前一位的节点
|
||
var pre: ListNode? = null
|
||
while (cur != null) {
|
||
// 临时存储原本cur的下一个节点
|
||
temp = cur.next
|
||
// 使cur下一节点地址为它之前的
|
||
cur.next = pre
|
||
// 之后随着cur的遍历移动pre
|
||
pre = cur;
|
||
// 移动cur遍历链表各个节点
|
||
cur = temp;
|
||
}
|
||
// 由于开头使用pre为null,所以cur等于链表本身长度+1，
|
||
// 此时pre在cur前一位，所以此时pre为头节点
|
||
return pre;
|
||
}
|
||
}
|
||
```
|
||
|
||
### Swift：
|
||
|
||
```swift
|
||
/// 双指针法 (迭代)
|
||
/// - Parameter head: 头结点
|
||
/// - Returns: 翻转后的链表头结点
|
||
func reverseList(_ head: ListNode?) -> ListNode? {
|
||
if head == nil || head?.next == nil {
|
||
return head
|
||
}
|
||
var pre: ListNode? = nil
|
||
var cur: ListNode? = head
|
||
var temp: ListNode? = nil
|
||
while cur != nil {
|
||
temp = cur?.next
|
||
cur?.next = pre
|
||
pre = cur
|
||
cur = temp
|
||
}
|
||
return pre
|
||
}
|
||
|
||
/// 递归
|
||
/// - Parameter head: 头结点
|
||
/// - Returns: 翻转后的链表头结点
|
||
func reverseList2(_ head: ListNode?) -> ListNode? {
|
||
return reverse(pre: nil, cur: head)
|
||
}
|
||
func reverse(pre: ListNode?, cur: ListNode?) -> ListNode? {
|
||
if cur == nil {
|
||
return pre
|
||
}
|
||
let temp: ListNode? = cur?.next
|
||
cur?.next = pre
|
||
return reverse(pre: cur, cur: temp)
|
||
}
|
||
```
|
||
|
||
### C:
|
||
双指针法：
|
||
|
||
```c
|
||
struct ListNode* reverseList(struct ListNode* head){
|
||
//保存cur的下一个结点
|
||
struct ListNode* temp;
|
||
//pre指针指向前一个当前结点的前一个结点
|
||
struct ListNode* pre = NULL;
|
||
//用head代替cur，也可以再定义一个cur结点指向head。
|
||
while(head) {
|
||
//保存下一个结点的位置
|
||
temp = head->next;
|
||
//翻转操作
|
||
head->next = pre;
|
||
//更新结点
|
||
pre = head;
|
||
head = temp;
|
||
}
|
||
return pre;
|
||
}
|
||
```
|
||
|
||
递归法：
|
||
```c
|
||
struct ListNode* reverse(struct ListNode* pre, struct ListNode* cur) {
|
||
if(!cur)
|
||
return pre;
|
||
struct ListNode* temp = cur->next;
|
||
cur->next = pre;
|
||
//将cur作为pre传入下一层
|
||
//将temp作为cur传入下一层，改变其指针指向当前cur
|
||
return reverse(cur, temp);
|
||
}
|
||
|
||
struct ListNode* reverseList(struct ListNode* head){
|
||
return reverse(NULL, head);
|
||
}
|
||
```
|
||
|
||
|
||
|
||
### PHP:
|
||
|
||
```php
|
||
// 双指针法：
|
||
function reverseList($head) {
|
||
$cur = $head;
|
||
$pre = NULL;
|
||
while($cur){
|
||
$temp = $cur->next;
|
||
$cur->next = $pre;
|
||
$pre = $cur;
|
||
$cur = $temp;
|
||
}
|
||
return $pre;
|
||
}
|
||
```
|
||
|
||
### Scala:
|
||
双指针法：
|
||
|
||
```scala
|
||
object Solution {
|
||
def reverseList(head: ListNode): ListNode = {
|
||
var pre: ListNode = null
|
||
var cur = head
|
||
while (cur != null) {
|
||
var tmp = cur.next
|
||
cur.next = pre
|
||
pre = cur
|
||
cur = tmp
|
||
}
|
||
pre
|
||
}
|
||
}
|
||
```
|
||
递归法：
|
||
```scala
|
||
object Solution {
|
||
def reverseList(head: ListNode): ListNode = {
|
||
reverse(null, head)
|
||
}
|
||
|
||
def reverse(pre: ListNode, cur: ListNode): ListNode = {
|
||
if (cur == null) {
|
||
return pre // 如果当前cur为空，则返回pre
|
||
}
|
||
val tmp: ListNode = cur.next
|
||
cur.next = pre
|
||
reverse(cur, tmp) // 此时cur成为前一个节点，tmp是当前节点
|
||
}
|
||
|
||
}
|
||
```
|
||
|
||
### Rust:
|
||
双指针法：
|
||
|
||
```rust
|
||
impl Solution {
|
||
pub fn reverse_list(head: Option<Box<ListNode>>) -> Option<Box<ListNode>> {
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let mut cur = head;
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let mut pre = None;
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while let Some(mut node) = cur.take() {
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cur = node.next;
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node.next = pre;
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pre = Some(node);
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}
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pre
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}
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}
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```
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递归法：
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```rust
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impl Solution {
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pub fn reverse_list(head: Option<Box<ListNode>>) -> Option<Box<ListNode>> {
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fn rev(
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mut head: Option<Box<ListNode>>,
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||
mut pre: Option<Box<ListNode>>,
|
||
) -> Option<Box<ListNode>> {
|
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if let Some(mut node) = head.take() {
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let cur = node.next;
|
||
node.next = pre;
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||
pre = Some(node);
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||
return rev(cur, pre);
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||
}
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||
pre
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||
}
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rev(head, None)
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}
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}
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```
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### C#:
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三指针法， 感觉会更直观：
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```cs
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public LinkNumbers Reverse()
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{
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///用三指针，写的过程中能够弥补二指针在翻转过程中的想象
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LinkNumbers pre = null;
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var move = root;
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var next = root;
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while (next != null)
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{
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next = next.linknext;
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move.linknext = pre;
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||
pre = move;
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||
move = next;
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||
}
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root = pre;
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return root;
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||
}
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///LinkNumbers的定义
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public class LinkNumbers
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{
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/// <summary>
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/// 链表值
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/// </summary>
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public int value { get; set; }
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/// <summary>
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/// 链表指针
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||
/// </summary>
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public LinkNumbers linknext { get; set; }
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}
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```
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## 其他解法
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### 使用虚拟头结点解决链表反转
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> 使用虚拟头结点，通过头插法实现链表的反转（不需要栈）
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```java
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// 迭代方法：增加虚头结点，使用头插法实现链表翻转
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public static ListNode reverseList1(ListNode head) {
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// 创建虚头结点
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ListNode dumpyHead = new ListNode(-1);
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dumpyHead.next = null;
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// 遍历所有节点
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ListNode cur = head;
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while(cur != null){
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ListNode temp = cur.next;
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// 头插法
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cur.next = dumpyHead.next;
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||
dumpyHead.next = cur;
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cur = temp;
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}
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return dumpyHead.next;
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}
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```
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### 使用栈解决反转链表的问题
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* 首先将所有的结点入栈
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* 然后创建一个虚拟虚拟头结点，让cur指向虚拟头结点。然后开始循环出栈，每出来一个元素，就把它加入到以虚拟头结点为头结点的链表当中，最后返回即可。
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```java
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public ListNode reverseList(ListNode head) {
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// 如果链表为空，则返回空
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if (head == null) return null;
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// 如果链表中只有只有一个元素，则直接返回
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if (head.next == null) return head;
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// 创建栈 每一个结点都入栈
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Stack<ListNode> stack = new Stack<>();
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ListNode cur = head;
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||
while (cur != null) {
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stack.push(cur);
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||
cur = cur.next;
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}
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// 创建一个虚拟头结点
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ListNode pHead = new ListNode(0);
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||
cur = pHead;
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while (!stack.isEmpty()) {
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ListNode node = stack.pop();
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cur.next = node;
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||
cur = cur.next;
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||
}
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||
// 最后一个元素的next要赋值为空
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cur.next = null;
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return pHead.next;
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||
}
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```
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> 采用这种方法需要注意一点。就是当整个出栈循环结束以后，cur正好指向原来链表的第一个结点，而此时结点1中的next指向的是结点2，因此最后还需要`cur.next = null`
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<p align="center">
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<a href="https://programmercarl.com/other/kstar.html" target="_blank">
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<img src="../pics/网站星球宣传海报.jpg" width="1000"/>
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</a>
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