【数据结构】单链表中，如何实现 将链表中所有结点的链接方向“原地”逆转

一.实现一个单链表（无头单向不循环）

我们首先实现一个无头单向不循环单链表。

写出基本的增删查改功能，以及其它的一些功能（可忽略）。

#include
#include
#include
typedef int SLTDataType;

typedef struct SListNode
{
	SLTDataType data;
	struct SListNode* next;
}SLTNode;

SLTNode* BuyListNode(SLTDataType x)
{
	SLTNode* newnode = (SLTNode*)malloc(sizeof(SLTNode));
	if (newnode == NULL)
	{
		printf("malloc failed.\n");
		exit(-1);
	}
	newnode->data = x;
	newnode->next = NULL;
}

void SListPrint(SLTNode* phead)
{
	SLTNode* cur = phead;
	while (cur != NULL)
	{
		printf("%d->", cur->data);
		cur = cur->next;
	}
	printf("NULL\n");
}

void SListPushBack(SLTNode** pphead, SLTDataType x)
{
	SLTNode* newnode = BuyListNode(x);

	if (*pphead == NULL)
	{
		*pphead = newnode;
	}
	else
	{
		//找到尾结点
		SLTNode* tail = *pphead;
		while (tail->next != NULL)
		{
			tail = tail->next;
		}

		tail->next = newnode;
	}
}

void SListPushFront(SLTNode** pphead, SLTDataType x)
{
	SLTNode* newnode = BuyListNode(x);

	newnode->next = *pphead;
	*pphead = newnode;
}

void SListPopBack(SLTNode** pphead)
{
	assert(*pphead != NULL);
	if ((*pphead)->next == NULL)
	{
		free(*pphead);
		*pphead = NULL;
	}
	else
	{
		SLTNode* tail = *pphead;
		SLTNode* prev = NULL;
		while (tail->next != NULL)
		{
			prev = tail;
			tail = tail->next;
		}
		free(tail);
		tail = NULL;

		prev->next = NULL;
	}
}

void SListPopFront(SLTNode** pphead)
{
	assert(*pphead);
	SLTNode* next = (*pphead)->next;
	free(*pphead);
	*pphead = next;
}

SLTNode* SListFind(SLTNode* phead, SLTDataType x)
{
	SLTNode* cur = phead;
	while (cur)
	{
		if (cur->data == x)
		{
			return cur;
		}
		else
		{
			cur = cur->next;
		}
	}
	return NULL;
}

void SListInsert(SLTNode** pphead, SLTNode* pos, SLTDataType x)
{
	SLTNode* newnode = BuyListNode(x);
	if (*pphead == pos)
	{
		newnode->next = *pphead;
		*pphead = newnode;
	}
	else
	{
		SLTNode* posPrev = *pphead;
		while (posPrev->next != pos)
		{
			posPrev = posPrev->next;
		}

		posPrev->next = newnode;
		newnode->next = pos;

	}
}

void SListErase(SLTNode** pphead, SLTNode* pos)
{
	if (*pphead == pos)
	{
		*pphead = pos->next;
		free(pos);
	}
	else
	{
		SLTNode* prev = *pphead;
		while (prev->next != pos)
		{
			prev = prev->next;
		}
		prev->next = pos->next;
		free(pos);
	}
}

void SListDestroy(SLTNode** pphead)
{
	assert(*pphead);
	SLTNode* cur = *pphead;
	SLTNode* next = (*pphead)->next;
	while (next)
	{
		free(cur);
		cur = next;
		next = next->next;
	}
	free(cur);
	*pphead = NULL;
}

//通过一趟遍历确定长度为n的单链表中值最大的结点
SLTNode* SListFindMax(SLTNode* pphead)
{
	assert(pphead);
	SLTNode* cur = pphead;
	SLTNode* maxnode = pphead;
	SLTDataType max = pphead->data;
	while (cur)
	{
		if (cur->data > max)
		{
			max = cur->data;
			maxnode = cur;
		}
		cur = cur->next;
	}
	return maxnode;
}

二.原地逆转

接下来我们要写一个接口，实现：将链表中所有结点的链接方向“原地”逆转，即要求仅利用原表的存储空间，换句话说，要求空间复杂度为O（1）

那么，我们需要将链表遍历，进行逆转，改变链接方向 时，要尤其注意，避免行差踏错。

//将链表中所有结点的链接方向“原地”逆转，即要求仅利用原表的存储空间，换句话说，要求空间复杂度为O（1）
void SListReverse(SLTNode** pphead) 
{
	SLTNode* head = *pphead;   //此指针在每次循环中始终指向当前链表的头
	SLTNode* tmp = head->next; //此指针在每次循环中始终指向要被后删头插的节点
	SLTNode* oldhead = *pphead;   //此指针在每次循环中始终指向原本的头结点，不会改变指向
	while (tmp) //如果tmp为空，则代表逆序结束，旧头的next已经是空的了，成为新链表的末尾
	{
		oldhead->next = tmp->next; //将tmp架空，实际是后删操作的一部分
		tmp->next = head; //让tmp变成新的头，实际是头插操作的一部分 
		head = tmp; //换头
		tmp = oldhead->next; //让tmp变成下次循环中待删除的节点
	}
	*pphead = head;
}

或许仅仅一段代码不足以让你理解，我们可以来看下面的图。

对照着代码，每一次循环就是下面的一行。

最后一行即为逆转后的链表。

 

 三.测试运行

最后，我们来看一下上面代码的运行效果。

我们可以写一个测试函数。

void TestSList()
{
	SLTNode* plist = NULL;
	SListPushBack(&plist, 1);
	SListPushBack(&plist, 2);
	SListPushBack(&plist, 3);
	SListPushBack(&plist, 4);
	SListPushBack(&plist, 5);
	SListPrint(plist);

	SListReverse(&plist);
	SListPrint(plist);

	SListDestroy(&plist);

}

int main()
{

	TestSList();

	return 0;
}

运行结果

这样，我们就实现了链表的原地逆转。