剑指offer算法题之单链表的反转--面试题16：反转链表

• 题目如下：
  

• 本题分析

第一步: 反转结点指针
一般解决与链表相关问题总是涉及到大量的指针操作，这时候代码中很容易出错。为了正确地反转一个链表，需要调整链表中指针的方向。因此我们借助图形来直观的分析本题指针的变化过程。如下图所示，（a )图中的h, i , j 是三个相邻的结点。假设进过之前的反转操作，h结点之前的指针调整完毕，可见，前面的所有结点的m_pNext指针都指向前面一个结点。接下来要做分两个步骤：1、把结点i的m _pNext指针断开 。2、把结点i的m _pNext指针连接到前一个结点h上，完成后如图（b）所示。

第二步： 找寻后继结点
在经过上面一步反转操作过后，我们的确完成了结点指针的向前反转的操作，但是此时的结点j却失去联系，因此我们需要在调整结点i的m _pNext指针前，吧结点J保存下来。
也就是说我们在调整结点i的 m _pNext指针时，需要做到以下几个步骤：
1、先找寻到当前结点的位置，如结点i的位置。
2、设置一个指针，指向结点i后继结点j的位置，然后断开i的m _pNext指针连接。
3、将结点i的m _pNext指针连接到它的前驱结点h上。
注意：本过程设计三个指针。

第三步： 找寻反转链表的头结点
找寻头结点的方法：反转链表的头结点就是之前链表的尾结点，也就是m _pNext指针连接NULL位置的结点。

• 注意事项：这道题有几种特殊情况需要在代码中注意到，否则会导致程序的崩溃。
  1、输入的链表头指针为NULL，也就是空链表或者链表中只有一个结点时，程序立即崩溃。
  2、反转后的链表会出现断裂。–需要进行连接

  在设计测试用例的过程，需要考虑以下三类情况进行功能测试：
  1、输入的链表头指针是NULL。
  2、输入的链表只有一个结点。
  3、输入的链表有多个结点。

• 反转链表算法代码实现

注意：
1、首先需要知道，反转链表操作是需要用到3个指针，分别记录前驱结点，当前结点，后驱结点的位置。另外最后完成反转需要返回一个头结点的位置，因此还需要定义一个指针指向反转链表的头结点。
2、反转过程可以分为三步：

• 1、用指针记录后继结点的位置，然后断开当前结点的连接，也就是与后继结点的连接。
• 2、把当前结点的m _pNext指针指向前驱结点
• 3、重新对当前结点和前驱结点赋值。pPrev=pNode; pNode=pNext;

3、前面一共提到链表的三种情况，分别是；空链表，含一个结点的链表和含多个结点的链表。我们上面的算法是针对第三种情况。我们发现，前两种情况，只需要返回当前结点的值即可以代表这种情况。
因此加入如下判断：while(pNode!=NULL) { }；return pNode；这样即使是前两种情况，也可以包含在内，不需要单独考虑。

ListNode* ReverseList(ListNode* pHead)
{
    ListNode* pReversedHead=NULL;
    ListNode* pNode=pHead;
    ListNode* pNext;
    ListNode* pPrev=NULL;

    //if(pHead==NULL);
    //return pReversedHead;

    //if(pNext==NULL)
    //return pNode;

    while(pNode!=NULL)
    {
        pNext=pNode->m_pNext;//注意
        if(pNext==NULL)
            pReversedHead=pNode;
        //断开结点，反转指针
        pNode->m_pNext=pPrev;
        //重新赋值
        pPrev=pNode;
        pNode=pNext;
    }
    return pReversedHead;
}

• 整个案例代码实现

#include "stdafx.h"
#include <list>

struct ListNode
{
    int m_nKey;
    ListNode* m_pNext;
};

ListNode* ReverseList(ListNode* pHead)
{
    ListNode* pReversedHead=NULL;
    ListNode* pNode=pHead;
    ListNode* pNext;
    ListNode* pPrev=NULL;

    //if(pHead==NULL);
    //return pReversedHead;

    //if(pNext==NULL)
    //return pNode;

    while(pNode!=NULL)
    {
        pNext=pNode->m_pNext;//注意
        if(pNext==NULL)
            pReversedHead=pNode;

        //断开结点，反转指针
        pNode->m_pNext=pPrev;
        //重新赋值
        pPrev=pNode;
        pNode=pNext;
    }
    return pReversedHead;
}
//创建链表结点模块
ListNode* CreateListNode(int value)
{
    ListNode* pNode=new ListNode();
    pNode->m_nKey=value;
    pNode->m_pNext=NULL;

    return pNode;

}
//把链表的每个结点连接起来
void ConnectListNodes(ListNode* pCurrent,ListNode* pNext)
{
    if(pCurrent==NULL)
        exit(1);

    pCurrent->m_pNext=pNext;
}
//输出链表模块
void PrintList(ListNode* pHead)

{
    printf("PrintList starts.\n");
    ListNode* pNode=pHead;
    while(pNode)
    {
        printf(" %d\t",pNode->m_nKey);
        pNode=pNode->m_pNext;
    }
    printf("\n");
}

//建立测试功能模块
ListNode* Test(ListNode* pHead)
{
    printf("The original list is: \n");
    PrintList(pHead);

    ListNode* pReversedHead=ReverseList(pHead);

    printf("The reversed list is: \n");
    PrintList(pReversedHead);

    return pReversedHead;

}
//建立一个测试案例，包含四个结点
void Test1()
{
    ListNode* pNode1=CreateListNode(1);
    ListNode* pNode2=CreateListNode(2);
    ListNode* pNode3=CreateListNode(3);
    ListNode* pNode4=CreateListNode(4);

    ConnectListNodes(pNode1,pNode2);
    ConnectListNodes(pNode2,pNode3);
    ConnectListNodes(pNode3,pNode4);

    ListNode* pReversedHead = Test(pNode1);
    return ;

}

int main()
{
    Test1();
    system("pause");
    return 0;
}