【数据结构与算法分析】反转链表与顺序表(内含源码，思路清晰)

介绍

  顺序表和链表都是数据结构中常见的线性表。它们的主要区别在于内存管理方式不同。
  顺序表（Array）是由一系列元素按照一定顺序依次排列而成，它使用连续的内存空间存储数据。顺序表使用一个数组来存储数据，数组中的每个元素都可以通过下标来访问。顺序表具有随机访问、空间利用率高等优点，但在插入和删除元素时需要移动其他元素，导致效率低下。在需要频繁修改元素的情况下，顺序表不适合使用。
  链表（List）是一种通过指针来实现的动态数据结构，可以无序存储任意类型的数据。链表中的元素被称为节点，每个节点中都包含了数据和指向下一个节点的指针。相比之下，链表的内存分配是动态的，并且不需要提前规划数组大小，能够有效地避免内存浪费。链表可以快速地插入和删除节点，但是由于插入和删除必须先定位到指定位置，因此其访问时间比顺序表长。
  总之，当需要频繁查询顺序、频繁访问内部元素和使用预定义的固定大小存储数据时，使用顺序表可能是比较合适的选择。但当需要大量插入、删除和更改元素和无法提前预测空间大小时，链表的动态分配方式更为有效。

实现顺序表反转

/***************************************
* 函数功能：逆置顺序表
* 函数参数：int*data-表示待逆置的顺序表 int size-表示顺序表的大小
* 函数返回值：无
****************************************/
void reverse(int*data, int size)
{
	for (int i = 0; i < size / 2; ++i)
	{
		int temp = data[i];
		data[i] = data[size - i - 1];
		data[size - i - 1] = temp;
	}
}

  在函数体中，发生了一次 for 循环，该循环的次数与数据规模 N 成线性关系。另外，for 循环中进行了常数次的赋值操作。因此，整个函数的时间复杂度是 O(N)。(其中N表示顺序表的长度)
  该函数的空间复杂度为 O(1)（常数级别）。在函数执行期间，只使用了恒定数量的变量（i、temp），而且使用的空间不随问题规模 N 的增加而增加，因此该函数的空间复杂度为 O(1)。
  因此，该函数的时间复杂度为 O(N)，空间复杂度为 O(1)。

实现链表反转

核心代码

/***************************************
* 函数功能：逆置链表
* 函数参数：struct myHead* list待逆置链表
* 函数返回值：无
****************************************/
void reverseList(struct myHead* list)
{
	struct myNode*p = list->element->next,*q = NULL;
	// 遍历链表
	while (p)
	{
		// 保存p的后继节点
		struct myNode*temp = p->next;
		// 改变指针指向的位置
		p->next = q;
		q = p;
		p = temp;
	}
	// 保存反转链表的结果
	list->element->next = q;
}

  算法的核心设计思想：改变链表中节点指针指向的位置，也就是改变前驱与后继元素的位置。
  若链表中的元素为1、2、3、4、5那么反转的过程图如下：

  该函数主要有两个操作：遍历链表和反转链表。在遍历链表过程中，需要访问、操作每个节点以及节点中存储的数据。因此，函数的时间复杂度为 O(N)。(其中 N 表示链表长度)
  函数的空间复杂度为 O(1)。函数只使用了常数级别的额外空间来存储一些临时变量，而且这些变量的空间占用与问题规模 N 无关，因此可以认为函数的空间复杂度为 O(1)。

附链表的一些中间函数

  链表的结构

struct myNode
{
	int data;
	struct myNode*next;
};

struct myHead
{
	int size;
	struct myNode*element;
};

  链表的一些基本操作，包括初始化、添加节点与输出链表。

/***************************************
* 函数功能：链表初始化
* 函数参数：无
* 函数返回值：无
****************************************/ 
struct myHead*listInit(void)
{
	// 初始化头结点
	struct myHead*myList = (struct myHead*)malloc(sizeof(struct myHead));
	myList->size = 0;
	// 添加虚拟节点
	myList->element = (struct myNode*)malloc(sizeof(struct myNode));
	myList->element->data = -1;
	myList->element->next = NULL;
	return myList;
}

/***************************************
* 函数功能：使用尾插法插入值至链表中
* 函数参数：struct myHead*list表示目标链表 int data表示待插入的值
* 函数返回值：无
****************************************/
void addNode(struct myHead*list, int data)
{
	struct myNode*p = list->element;
	// 遍历至待插入节点的前驱节点
	while (p->next)
		p = p->next;
	// 新建节点
	struct myNode*myNode = (struct myNode*)malloc(sizeof(struct myNode));
	myNode->data = data;
	myNode->next = NULL;
	// 插入节点并增加链表节点数量
	p->next = myNode;
	list->size++;
}

/***************************************
* 函数功能：输出链表
* 函数参数：struct myHead* list待输出链表
* 函数返回值：无
****************************************/
void outPutList(struct myHead* list)
{
	struct myNode *p = list->element->next;
	while (p)
	{
		printf("%d ",p->data);
		p = p->next;
	}
}