程序员面试题精选（19）：反转链表

题目：输入一个链表的头结点，反转该链表，并返回反转后链表的头结点。链表结点定义如下：

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

分析：这是一道广为流传的微软面试题。由于这道题能够很好的反应出程序员思维是否严密，在微软之后已经有很多公司在面试时采用了这道题。

为了正确地反转一个链表，需要调整指针的指向。与指针操作相关代码总是容易出错的，因此最好在动手写程序之前作全面的分析。在面试的时候不急于动手而是一开始做仔细的分析和设计，将会给面试官留下很好的印象，因为在实际的软件开发中，设计的时间总是比写代码的时间长。与其很快地写出一段漏洞百出的代码，远不如用较多的时间写出一段健壮的代码。

为了将调整指针这个复杂的过程分析清楚，我们可以借助图形来直观地分析。假设下图中l、m和n是三个相邻的结点：

aßbß…ßl  mànà…

假设经过若干操作，我们已经把结点l之前的指针调整完毕，这些结点的m_pNext指针都指向前面一个结点。现在我们遍历到结点m。当然，我们需要把调整结点的m_pNext指针让它指向结点l。但注意一旦调整了指针的指向，链表就断开了，如下图所示：

aßbß…lßm  nà…

因为已经没有指针指向结点n，我们没有办法再遍历到结点n了。因此为了避免链表断开，我们需要在调整m的m_pNext之前要把n保存下来。

接下来我们试着找到反转后链表的头结点。不难分析出反转后链表的头结点是原始链表的尾位结点。什么结点是尾结点？就是m_pNext为空指针的结点。

基于上述分析，我们不难写出如下代码：

///////////////////////////////////////////////////////////////////////
// Reverse a list iteratively
// Input: pHead - the head of the original list
// Output: the head of the reversed head
///////////////////////////////////////////////////////////////////////
ListNode* ReverseIteratively(ListNode* pHead)
{
      ListNode* pReversedHead = NULL;
      ListNode* pNode = pHead;
      ListNode* pPrev = NULL;
      while(pNode != NULL)
      {
            // get the next node, and save it at pNext
            ListNode* pNext = pNode->m_pNext;

            // if the next node is null, the currect is the end of original 
            // list, and it's the head of the reversed list
            if(pNext == NULL)
                  pReversedHead = pNode;

            // reverse the linkage between nodes
            pNode->m_pNext = pPrev;

            // move forward on the the list
            pPrev = pNode;
            pNode = pNext;
      }

      return pReversedHead;
}

扩展：本题也可以递归实现。感兴趣的读者请自己编写递归代码。