高频算法题之链表反转

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前言

复盘一下最近遇到的面试算法题，本篇主要介绍的是链表反转的3种解法和思路，其实有在LeetCode或牛客网上刷题的也知道 链表反转的面试题频率非常高，是必会的一道算法题。

先定义一个单向链表，代码如下：

    /**
     * 链表节点
     */
    private static class Node {
        int data;
        Node next;

        Node(int data) {
            this.data = data;
        }
    }

递归解题法

先上代码，代码如下：

    /**
     * 递归解题法（链表反转）
     * @param head
     * @return
     */
    public static Node recursion(Node head) {
        //在原链表上找到最后一个节点，然后就可以开始往前递归反转
        if (head == null || head.next == null){
            return head;
        }
        //下一个节点
        Node temp = head.next;
        //递归 反转
        Node newHead = recursion(head.next);
        temp.next = head;
        head.next = null;
        return newHead;
    }

递归法是从最后一个Node开始，在弹栈的过程（递归其实就是栈）中将指针顺序置换的，具体过程如下图所示：

实现代码非常简练，如果没有理解的可以去自己debug模式调试一下，该方式的实际的时间复杂度是 O(n2) ,空间复杂度是O(1)，效率较低。

面试官：这是一种解法，请问如何才能更高效呢？

栈特性解题法

递归方式的反转说白也就是栈的思想，现在直接用栈来实现一个高效的链表反转，代码如下：

    /**
     * 栈特性解法 （链表反转）
     * @param node
     * @return
     */
    public static Stack<Integer> reverserLinkedList(Node node) {
        //栈
        Stack<Integer> nodeStack = new Stack<>();
        //存入栈中，模拟递归开始的栈状态
        while (node != null) {
            nodeStack.push(node.data);
            node = node.next;
        }
        return nodeStack;
    }

代码非常简单，直接利用栈先进后出的特性就ok了，具体过程如下：

总结一下该解法的时间复杂度为 O(n),空间复杂度为O(n),这也是典型用空间来换时间的思路。

面试官：这种解法，时间上已经是最优的，请问如何在空间上优化呢？

双指针解题法

但凡链表相关的面试题，大多数都可以用指针法来解题，指针法就是在链表遍历的过程中将指针顺序置换具体代码如下：

    /**
     * 双指针解法 （链表反转）
     * @param node
     * @return
     */
    public static Node reverse(Node node) {
        //先前结点
        Node pre = null;
        //临时变量 下一个节点
        Node next = null;
        //遍历原链表
        while (node != null) {
            //临时记录原链表下一个节点
            next = node.next;
            //链表的下一个指向为 pre
            node.next = pre;
            //记录当前节点信息
            pre = node;
            //将原链表变为 next 下次遍历从第下个节点开始
            node = next;
        }
        return pre;
    }

具体解题思路过程如下：

总结一下该解法的时间复杂度为 O(n),空间复杂度为O(1),指针不算占有空间。

总结

理解算法面试题的思路才是正确的刷题方式，常常有小伙伴们组队刷题，但是总会有人抱怨刷题过几天后就忘记了，那是因为你是为了刷题而刷题（仅仅只是当做面试的八股文）根本没有思考，要多思考才能正真掌握它，思考后甚至可以做到举一反三且可以用到实际项目中，这个才是我们刷题的根本目的。