单向链表逆序 图解

单链表反转/逆序的两种方法

比较两种思路的差异

在 2012年07月05日 那天写的     已经有 12799 次阅读了

感谢 参考或原文

• 前面我们大约把单链表 ADT 的基本操作都过了一遍，但是这还不够。单链表在面试与笔试中出现的几率很高，接下来我们再花点时间把常见的单链表面试题尽可能过一遍，彻底掌握单链表～
• 那开始我们的第一个面试题？不妨做做“单链表反转”，或者说“单链表 逆序”吧？还是基于前面的例子。

究竟要如何反转呢？我们不妨拿一个例子来说明一下算法。

• 我先画一个单链表，这个单链表有4个元素。我的思路就是，每次把第二个元素提到最前面来。比如下面是第一次交换，我们先让头结点的next域指向结点a2，再让结点a1的next域指向结点a3，最后将结点a2的next域指向结点a1，就完成了第一次交换。

第一次交换

• 然后进行相同的交换将结点a3移动到结点a2的前面，然后再将结点a4移动到结点a3的前面就完成了反转。

第二次交换

第三次交换

• 思路有了，那就可以写代码了。这里我们需要额外的两个工作指针来辅助交换。这个下面的步骤慢慢理解下，结合图片。注意结点之间的关系要先断再连。

步骤：

1. 定义当前结点 current，初始值为首元结点，current = L->next;
2. 定义当前结点的后继结点 pnext， pnext = current->next; 
3. 只要 pnext 存在，就执行以下循环：
   • 定义新节点 prev，它是 pnext的后继结点，prev = pnext->next;
   • 把pnext的后继指向current, pnext->next = current;
   • 此时，pnext 实际上已经到了 current 前一位成为新的current，所以这个时候 current 结点实际上成为新的 pnext，current = pnext;
   • 此时，新的 current 就是 pnext，current = pnext;
   • 而新的 pnext 就是 prev，pnext = prev;
4. 最后将头结点与 current 重新连上即可，L->next = current;

函数设计如下：

01 /* 单链表反转/逆序 */
02 Status ListReverse(LinkList L)
03 {
04     LinkList current,pnext,prev;
05     if(L == NULL || L->next == NULL)
06         return L;
07     current = L->next;  /* p1指向链表头节点的下一个节点 */
08     pnext = current->next;
09     current->next = NULL;
10     while(pnext)
11     {
12         prev = pnext->next;
13         pnext->next = current;
14         current = pnext;
15         pnext = prev;
16         printf("交换后：current = %d,next = %d \n",current->data,current->next->data);
17     }
18     //printf("current = %d,next = %d \n",current->data,current->next->data);
19     L->next = current;  /* 将链表头节点指向p1 */
20     return L;
21 }

• 其实在你写函数的时候，我也写了个函数，也能运行。思路也差不多，不过你的current一直是表的第一个结点，我这里的current始终是首元结点的值，我的函数需要每次对pnext重新赋值。一会解释下。

01 Status ListReverse2(LinkList L)
02 {
03     LinkList current, p;
04
05     if (L == NULL)
06     {
07         return NULL;
08     }
09     current = L->next;
10     while (current->next != NULL)
11     {
12         p = current->next;
13         current->next = p->next;
14         p->next = L->next;
15         L->next = p;
16     }
17     return L;
18 }

1. p = current->next; p 就相当于前面的 pnext。（图1中a2即为p）
2. current->next = p->next; p->next 就相当于 prev的角色，这句代码意思是 current 的后继指向 prev.（相当于图1中a1->next = a3(a2->next)）
3. p->next = L->next; 这句就是 p 的后继直接指向首元节点。（相当于图1中a2->next = a1）
4. L->next = p; 然后再将头结点指向 p。（相当于图1中L->next = a2）

• 参照图就很容易理解上面的步骤了。我觉得我这么写比你的清晰一些。我先将current指向prev，再将pnext指向current，最后将头结点指向pnext。

这个是程序运行的结果。

01 整体创建L的元素(头插法)：
02 // 原链表，current = 68， pnext = 55，68指向18，55指向18，头结点指向55
03 -> 68 -> 55 -> 18 -> 45 -> 41 -> 43 -> 5 -> 28 -> 80 -> 67
04
05 // 第一次交换后，原链表变成这样
06 -> 55 -> 68 -> 18 -> 45 -> 41 -> 43 -> 5 -> 28 -> 80 -> 67
07 // 进行第二次交换，pnext = 18，68指向45，18变成头结点
08 -> 18 -> 55 -> 68 -> 45 -> 41 -> 43 -> 5 -> 28 -> 80 -> 67
09 // 进行第三次交换，pnext = current->next = 45，68指向41，45变成头结点
10 -> 45 -> 18 -> 55 -> 68 -> 41 -> 43 -> 5 -> 28 -> 80 -> 67
11 // ……
12 -> 41 -> 45 -> 18 -> 55 -> 68 -> 43 -> 5 -> 28 -> 80 -> 67
13
14 -> 43 -> 41 -> 45 -> 18 -> 55 -> 68 -> 5 -> 28 -> 80 -> 67
15
16 -> 5 -> 43 -> 41 -> 45 -> 18 -> 55 -> 68 -> 28 -> 80 -> 67
17
18 -> 28 -> 5 -> 43 -> 41 -> 45 -> 18 -> 55 -> 68 -> 80 -> 67
19
20 -> 80 -> 28 -> 5 -> 43 -> 41 -> 45 -> 18 -> 55 -> 68 -> 67
21 // current 68 没有后继，反转结束
22 -> 67 -> 80 -> 28 -> 5 -> 43 -> 41 -> 45 -> 18 -> 55 -> 68
23
24
25 反转L后
26 -> 67 -> 80 -> 28 -> 5 -> 43 -> 41 -> 45 -> 18 -> 55 -> 68

最后附上完整代码，反转有两个函数。

• 方法1，current始终保持在第一位，pnext与prev遍历并完成交换。
• 方法2，current始终是原链表的第一个数，然后把pnext不断移动到首位。

001	#include "stdio.h"

002

003	#define OK 1

004	#define ERROR 0

005	#define TRUE 1

006	#define FALSE 0

007

008	#define MAXSIZE 20 /* 存储空间初始分配量 */

009

010	typedef int Status;/* Status是函数的类型,其值是函数结果状态代码，如OK等 */

011	typedef int ElemType;/* ElemType类型根据实际情况而定，这里假设为int */

012

013	typedef struct Node

014

{

015	ElemType data;

016	struct Node *next;

017

}Node;

018	/* 定义LinkList */

019	typedef struct Node *LinkList;

020

021	/* 初始化顺序线性表 */

022	Status InitList(LinkList *L)

023

{

024	*L=(LinkList)malloc(sizeof(Node)); /* 产生头结点,并使L指向此头结点 */

025	if(!(*L)) /* 存储分配失败 */

026

{

027	return ERROR;

028

}

029	(*L)->next=NULL; /* 指针域为空 */

030

031	return OK;

032

}

033

034	/* 初始条件：顺序线性表L已存在。操作结果：返回L中数据元素个数 */

035	int ListLength(LinkList L)

036

{

037

int i=0;

038	LinkList p=L->next; /* p指向第一个结点 */

039

while(p)

040

{

041

i++;

042	p=p->next;

043

}

044

return i;

045

}

046

047	/* 初始条件：顺序线性表L已存在。操作结果：将L重置为空表 */

048	Status ClearList(LinkList *L)

049

{

050	LinkList p,q;

051	p=(*L)->next;           /*  p指向第一个结点 */

052	while(p)                /*  没到表尾 */

053

{

054	q=p->next;

055

free(p);

056

p=q;

057

}

058	(*L)->next=NULL;        /* 头结点指针域为空 */

059	return OK;

060

}

061

062	/* 初始条件：顺序线性表L已存在 */

063	/* 操作结果：依次对L的每个数据元素输出 */

064	Status ListTraverse(LinkList L)

065

{

066	LinkList p=L->next;

067

while(p)

068

{

069	visit(p->data);

070	p=p->next;

071

}

072	printf("\n");

073	return OK;

074

}

075

076	Status visit(ElemType c)

077

{

078	printf("-> %d ",c); 原文地址：http://www.nowamagic.net/librarys/veda/detail/2241

079	return OK;

080

}

081

082	/* 初始条件：顺序线性表L已存在，1≤i≤ListLength(L) */

083	/* 操作结果：用e返回L中第i个数据元素的值 */

084	Status GetElem(LinkList L,int i,ElemType *e)

085

{

086

int j;

087	LinkList p;     /* 声明一结点p */

088	p = L->next;     /* 让p指向链表L的第一个结点 */

089	j = 1;      /*  j为计数器 */

090	while (p && j < i)  /* p不为空或者计数器j还没有等于i时，循环继续 */

091

{

092	p = p->next;  /* 让p指向下一个结点 */

093

++j;

094

}

095	if ( !p || j>i )

096	return ERROR;  /*  第i个元素不存在 */

097	*e = p->data;   /*  取第i个元素的数据 */

098	return OK;

099

}

100

101	/* 初始条件：顺序线性表L已存在 */

102	/* 操作结果：返回L中第1个与e满足关系的数据元素的位序。 */

103	/* 若这样的数据元素不存在，则返回值为0 */

104	int LocateElem(LinkList L,ElemType e)

105

{

106

int i=0;

107	LinkList p=L->next;

108

while(p)

109

{

110

i++;

111	if(p->data==e) /* 找到这样的数据元素 */

112

return i;

113	p=p->next;

114

}

115

116

return 0;

117

}

118

119	/*  随机产生n个元素的值，建立带表头结点的单链线性表L（头插法） */

120	void CreateListHead(LinkList *L, int n)

121

{

122	LinkList p;

123

int i;

124	srand(time(0));                         /* 初始化随机数种子 */

125	*L = (LinkList)malloc(sizeof(Node));

126	(*L)->next = NULL;                      /*  先建立一个带头结点的单链表 */

127	for (i=0; i < n; i++)

128

{

129	p = (LinkList)malloc(sizeof(Node)); /*  生成新结点 */

130	p->data = rand()%100+1;             /*  随机生成100以内的数字 */

131	p->next = (*L)->next;

132	(*L)->next = p;                      /*  插入到表头 */

133

}

134

}

135

136	/*  随机产生n个元素的值，建立带表头结点的单链线性表L（尾插法） */

137	void CreateListTail(LinkList *L, int n)

138

{

139	LinkList p,r;

140

int i;

141	srand(time(0));                      /* 初始化随机数种子 */

142	*L = (LinkList)malloc(sizeof(Node)); /* L为整个线性表 */

143	r=*L;                                /* r为指向尾部的结点 */

144	for (i=0; i < n; i++)

145

{

146	p = (Node *)malloc(sizeof(Node)); /*  生成新结点 */

147	p->data = rand()%100+1;           /*  随机生成100以内的数字 */

148	r->next=p;                        /* 将表尾终端结点的指针指向新结点 */

149	r = p;                            /* 将当前的新结点定义为表尾终端结点 */

150

}

151	r->next = NULL;                       /* 表示当前链表结束 */

152

}

153

154	/* 初始条件：顺序线性表L已存在,1≤i≤ListLength(L)， */

155	/* 操作结果：在L中第i个位置之前插入新的数据元素e，L的长度加1 */

156	Status ListInsert(LinkList *L,int i,ElemType e)

157

{

158

int j;

159	LinkList p,s;

160	p = *L;     /* 声明一个结点 p，指向头结点 */

161

j = 1;

162	while (p && j < i)     /* 寻找第i个结点 */

163

{

164	p = p->next;

165

++j;

166

}

167	if (!p || j > i)

168	return ERROR;   /* 第i个元素不存在 */

169	s = (LinkList)malloc(sizeof(Node));  /*  生成新结点(C语言标准函数) */

170	s->data = e;

171	s->next = p->next;      /* 将p的后继结点赋值给s的后继  */

172	p->next = s;          /* 将s赋值给p的后继 */

173	return OK;

174

}

175

176	/* 初始条件：顺序线性表L已存在，1≤i≤ListLength(L) */

177	/* 操作结果：删除L的第i个数据元素，并用e返回其值，L的长度减1 */

178	Status ListDelete(LinkList *L,int i,ElemType *e)

179

{

180

int j;

181	LinkList p,q;

182

p = *L;

183

j = 1;

184	while (p->next && j < i)  /* 遍历寻找第i个元素 */

185

{

186	p = p->next;

187

++j;

188

}

189	if (!(p->next) || j > i)

190	return ERROR;           /* 第i个元素不存在 */

191	q = p->next;

192	p->next = q->next;            /* 将q的后继赋值给p的后继 */

193	*e = q->data;               /* 将q结点中的数据给e */

194	free(q);                    /* 让系统回收此结点，释放内存 */

195	return OK;

196

}

197

198	/* 单链表反转/逆序 */

199	Status ListReverse(LinkList L)

200

{

201	LinkList current,pnext,prev;

202	if(L == NULL || L->next == NULL)

203

return L;

204	current = L->next;  /* p1指向链表头节点的下一个节点 */

205	pnext = current->next;

206	current->next = NULL;

207	while(pnext)

208

{

209	prev = pnext->next;

210	pnext->next = current;

211	current = pnext;

212	pnext = prev;

213

}

214	//printf("current = %d,next = %d \n",current->data,current->next->data);

215	L->next = current;  /* 将链表头节点指向p1 */

216

return L;

217

}

218

219	Status ListReverse2(LinkList L)

220

{

221	LinkList current, p;

222

223	if (L == NULL)

224

{

225	return NULL;

226

}

227	current = L->next;

228	while (current->next != NULL)

229

{

230	p = current->next;

231	current->next = p->next;

232	p->next = L->next;

233	L->next = p;

234	ListTraverse(L);

235	printf("current = %d, \n", current -> data);

236

}

237

return L;

238

}

239

240	int main()

241

{

242	LinkList L;

243

Status i;

244	int j,k,pos,value;

245

char opp;

246	ElemType e;

247

248	i=InitList(&L);

249	printf("链表L初始化完毕，ListLength(L)=%d\n",ListLength(L));

250

251	printf("\n1.整表创建（头插法） \n2.整表创建（尾插法） \n3.遍历操作 \n4.插入操作");

252	printf("\n5.删除操作 \n6.获取结点数据 \n7.查找某个数是否在链表中 \n8.置空链表");

253	printf("\n9.链表反转逆序");

254	printf("\n0.退出 \n请选择你的操作：\n");

255	while(opp != '0'){

256	scanf("%c",&opp);

257	switch(opp){

258

case '1':

259	CreateListHead(&L,10);

260	printf("整体创建L的元素(头插法)：\n");

261	ListTraverse(L);

262	printf("\n");

263

break;

264

265

case '2':

266	CreateListTail(&L,10);

267	printf("整体创建L的元素(尾插法)：\n");

268	ListTraverse(L);

269	printf("\n");

270

break;

271

272

case '3':

273	ListTraverse(L);

274	printf("\n");

275

break;

276

277

case '4':

278	printf("要在第几个位置插入元素？");

279	scanf("%d",&pos);

280	printf("插入的元素值是多少？");

281	scanf("%d",&value);

282	ListInsert(&L,pos,value);

283	ListTraverse(L);

284	printf("\n");

285

break;

286

287

case '5':

288	printf("要删除第几个元素？");

289	scanf("%d",&pos);

290	ListDelete(&L,pos,&e);

291	printf("删除第%d个元素成功，现在链表为：\n", pos);

292	ListTraverse(L);

293	printf("\n");

294

break;

295

296

case '6':

297	printf("你需要获取第几个元素？");

298	scanf("%d",&pos);

299	GetElem(L,pos,&e);

300	printf("第%d个元素的值为：%d\n", pos, e);

301	printf("\n");

302

break;

303

304

case '7':

305	printf("输入你需要查找的数：");

306	scanf("%d",&pos);

307	k=LocateElem(L,pos);

308

if(k)

309	printf("第%d个元素的值为%d\n",k,pos);

310

else

311	printf("没有值为%d的元素\n",pos);

312	printf("\n");

313

break;

314

315

case '8':

316	i=ClearList(&L);

317	printf("\n清空L后：ListLength(L)=%d\n",ListLength(L));

318	ListTraverse(L);

319	printf("\n");

320

break;

321

322

case '9':

323	ListReverse2(L);

324	printf("\n反转L后\n");

325	ListTraverse(L);

326	printf("\n");

327

break;

328

329

case '0':

330

exit(0);

331

}

332

}

333

334

}