【LeetCode】206. 反转链表（简单）——代码随想录算法训练营Day01

题目链接：206. 反转链表

题目描述

206. 反转链表

给你单链表的头节点 head ，请你反转链表，并返回反转后的链表。

示例 1：

输入：head = [1,2,3,4,5]
输出：[5,4,3,2,1]

示例 2：

输入：head = [1,2]
输出：[2,1]

示例 3：

输入：head = []
输出：[]

提示：

链表中节点的数目范围是 [0, 5000]
-5000 <= Node.val <= 5000

文章讲解：代码随想录

视频讲解：帮你拿下反转链表 | LeetCode：206.反转链表 | 双指针法 | 递归法_哔哩哔哩_bilibili

题解1：双指针

思路：一个指针指向当前节点，另一个指针指向上一个节点，用一个变量存储下个节点的位置，遍历链表的过程中反转链表。

/**
 * Definition for singly-linked list.
 * function ListNode(val, next) {
 *     this.val = (val===undefined ? 0 : val)
 *     this.next = (next===undefined ? null : next)
 * }
 */
/**
 * @param {ListNode} head
 * @return {ListNode}
 */
var reverseList = function(head) {
    let pre = null, cur = head; // cur 指向当前节点，pre 指向上一个节点
    while (cur) {
        const temp = cur.next; // 临时存储下个节点位置
        cur.next = pre; // 反转当前节点
        pre = cur; // 更新 pre
        cur = temp; // 更新 cur
    }
    return pre; // pre 即为反转后链表的头节点
};

分析：遍历一次链表，时间复杂度为 O(n)，空间复杂度为 O(1)。

题解2：双指针递归

思路：使用双指针法的思路，从左到右一边遍历一边反转链表。反转当前节点和上一个节点，再递归的反转下一个节点。

递归解析：

• 函数功能：传入上一个节点和当前节点，反转整个链表。
• 结束条件：当前节点指向 null，即已反转整个链表。
• 递归关系：反转当前节点和上一个节点，继续递归的反转当前节点和下一个节点，即可反转整个链表。

/**
 * Definition for singly-linked list.
 * function ListNode(val, next) {
 *     this.val = (val===undefined ? 0 : val)
 *     this.next = (next===undefined ? null : next)
 * }
 */
/**
 * @param {ListNode} head
 * @return {ListNode}
 */
var reverseList = function(head) {
    const reverse = function(pre, cur) {
        // cur 指向当前节点，pre 指向上一个节点
        // cur 为空时，递归结束，返回 pre 为头节点
        if (cur === null) {
            return pre;
        }
        // cur 不为空时，执行反转操作
        const temp = cur.next; // 临时存储下个节点位置
        cur.next = pre; // 反转当前节点
        return reverse(cur, temp); // 执行函数反转链表的剩余部分
    };
    return reverse(null, head);
};

分析：递归的遍历了一次整个链表，同时调用了 n 层栈空间，时间复杂度为 O(n)，空间复杂度为 O(n)。

题解3：暴力递归

思路：当链表为空链表或只有1个元素时，反转后的链表即为它本身。链表元素大于1个时，需要反转第1个元素和剩余部分反转后的链表的最后一个元素（即反转前链表的第2个元素）。

递归解析：

• 函数功能：传入链表头节点，返回反转后的链表。
• 结束条件：链表为空链表或只有1个元素，返回这个链表的头节点。
• 递归关系：反转一个链表，先反转第2个节点即之后的部分（即除头节点外的部分），再反转头节点和剩余部分链表反转后的尾节点（即第2个节点），即可完成链表反转。

/**
 * Definition for singly-linked list.
 * function ListNode(val, next) {
 *     this.val = (val===undefined ? 0 : val)
 *     this.next = (next===undefined ? null : next)
 * }
 */
/**
 * @param {ListNode} head
 * @return {ListNode}
 */
var reverseList = function(head) {
    // 如果链表为空链表（即 head 指向 null）或只有一个元素，返回 head
    if (head === null || head.next === null) {
        return head;
    }

    // 递归反转第1个节点后的剩余链表
    const start = reverseList(head.next); // start 为反转后的链表的头节点

    // 反转第1个节点和第2个节点，第2个节点即反转后的链表的尾节点
    head.next.next = head;
    head.next = null;
    return start;
};

分析：递归的遍历了一次整个链表，同时调用了 n 层栈空间，时间复杂度为 O(n)，空间复杂度为 O(n)。

收获

1. 学会了反转链表的多种方法，本质上是用双指针的思想，用两个指针分别指向当前元素和上一个元素，再使用临时变量存储下一个元素的位置。

2. 学会了使用递归的思想解决问题，题解2和题解3都是使用的递归的思想。区别在于题解2的思路是在正向的遍历链表的过程中同时反转链表，而题解3的思路是先遍历到链表尾，遍历途中在递归栈中存储每个节点的信息，再从链表尾部开始向头部反转链表。