图解：单链表反转的三种方式

栏目: 数据库 · 发布时间: 5年前

内容简介：当我们在聊到链表反转的时候，一定说的都是单链表，双链表本身就具有前驱指针 Prev 和后续指针 next，无需进行翻转。单链表反转，反转后的效果如下：看起来很简单，只需要将单链表所有结点的 next 指向，指向它的前驱节点即可。引入一个栈结构，就可以实现。

当我们在聊到链表反转的时候，一定说的都是单链表，双链表本身就具有前驱指针 Prev 和后续指针 next，无需进行翻转。

单链表反转，反转后的效果如下：

看起来很简单，只需要将单链表所有结点的 next 指向，指向它的前驱节点即可。引入一个栈结构，就可以实现。

栈实现的链表反转

在原本链表的数据结构之外，引入一个栈（数组也可），将单链表循环遍历，将所有结点入栈，最后再从栈中循环出栈，记住出栈的顺序，得到的就是反转后的单链表。

但是这样实现，有一个问题，它会额外消耗一个栈的内存空间，此时空间复杂度就变成了 O(n)。并且，栈会遇到的问题，使用此种方式都会遇到，例如比较常见的，栈的深度问题。

空间复杂度为 O(1) 单链表反转

接下来我们看看如何解决空间复杂度的问题。

在排序算法中，有一个概念叫原地排序，指的是不需要引入额外的存储空间，在原数据结构的基础上进行排序。这种排序算法的空间复杂度是 O(1)。例如我们常见的冒泡排序、插入排序都是原地排序算法。

这里，我们也可以在原单链表的数据结构上，进行单链表反转。

原地单链表反转，是一种很基础的算法，但是有一些在面试中遇到这道题，思路不清晰时，一时半会也写不出来。

容易出错的点在于， 指针丢失 。在转换结点指针的时候，所需结点和指针反转顺序，都很重要，一不小心，就会丢掉原本的后续指针 next，导致链表断裂。

在上一篇文章中，带单链表时间复杂度为 O(1) 的结点删除法中，介绍到，删除单链表的时候，需要知道前后三个结点。在单链表翻转的时候，也是这样。

当我们要对一个结点进行指针翻转的时候，我们也需要知道三个结点。

待翻转的结点。
待反转结点的前驱结点 prev。
待反转结点的后续结点 next。

说了那么多，直接上代码。

static class Node {
    int data;
    Node next;

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

static Node reverseByLoop(Node head) {
    if (head == null || head.next == null){
        return head;
    }

    Node preNode = null;
    Node nextNode = null;
    while (head != null){
        nextNode = head.next;

        head.next = preNode;
        preNode = head;
        head = nextNode;
    }
    return preNode;
}

链表翻转的所有逻辑，都在 reverseByLoop() 方法中，此处以头结点为参数，反转之后返回值为反转后的单链表头结点。

建议最好自己在 IDE 里敲一遍，加深印象。

递归实现单链表反转

单链表反转，还可以通过递归来实现，但是这里不推荐使用，大家了解一下就好了。

递归还是在借助函数调用栈的思想，其实本质上也是一个栈。没什么好说的，直接上代码。

static Node reverseByRecursion(Node head){
    if(head == null || head.next == null){
        return head;
    }

    Node newHead = reverseByRecursion(head.next);

    head.next.next = head;
    head.next = null;
    return newHead;
}