单链表反转的分析及实现

• 我先画一个单链表，这个单链表有4个元素。我的思路就是，每次把第二个元素提到最前面来。比如下面是第一次交换，我们先让头结点的next域指向结点a2，再让结点a1的next域指向结点a3，最后将结点a2的next域指向结点a1，就完成了第一次交换。

第一次交换

• 然后进行相同的交换将结点a3移动到结点a2的前面，然后再将结点a4移动到结点a3的前面就完成了反转。

第二次交换

第三次交换

• 思路有了，那就可以写代码了。这里我们需要额外的两个工作指针来辅助交换。这个下面的步骤慢慢理解下，结合图片。注意结点之间的关系要先断再连。

步骤：

1. 定义当前结点 current，初始值为首元结点，current = L->next;
2. 定义当前结点的后继结点 pnext， pnext = current->next; 
3. 只要 pnext 存在，就执行以下循环：
   • 定义新节点 prev，它是 pnext的后继结点，prev = pnext->next;
   • 把pnext的后继指向current, pnext->next = current;
   • 此时，pnext 实际上已经到了 current 前一位成为新的current，所以这个时候 current 结点实际上成为新的 pnext，current = pnext;
   • 此时，新的 current 就是 pnext，current = pnext;
   • 而新的 pnext 就是 prev，pnext = prev;
4. 最后将头结点与 current 重新连上即可，L->next = current;

函数设计如下：

01	/* 单链表反转/逆序 */

02	Status ListReverse(LinkList L)

03

{

04	LinkList current,pnext,prev;

05	if(L == NULL || L->next == NULL)

06

return L;

07	current = L->next;  /* p1指向链表头节点的下一个节点 */

08	pnext = current->next;

09	current->next = NULL;

10	while(pnext)

11

{

12	prev = pnext->next;

13	pnext->next = current;

14	current = pnext;

15	pnext = prev;

16	printf("交换后：current = %d,next = %d \n",current->data,current->next->data);

17

}

18	//printf("current = %d,next = %d \n",current->data,current->next->data);

19	L->next = current;  /* 将链表头节点指向p1 */

20

return L;

21

}

• 其实在你写函数的时候，我也写了个函数，也能运行。思路也差不多，不过你的current一直是表的第一个结点，我这里的current始终是首元结点的值，我的函数需要每次对pnext重新赋值。一会解释下。

01	Status ListReverse2(LinkList L)

02

{

03	LinkList current, p;

04

05	if (L == NULL)

06

{

07	return NULL;

08

}

09	current = L->next;

10	while (current->next != NULL)

11

{

12	p = current->next;

13	current->next = p->next;

14	p->next = L->next;

15	L->next = p;

16

}

17

return L;

18

}

1. p = current->next; p 就相当于前面的 pnext。（图1中a2即为p）
2. current->next = p->next; p->next 就相当于 prev的角色，这句代码意思是 current 的后继指向 prev.（相当于图1中a1->next = a3(a2->next)）
3. p->next = L->next; 这句就是 p 的后继直接指向首元节点。（相当于图1中a2->next = a1）
4. L->next = p; 然后再将头结点指向 p。（相当于图1中L->next = a2）

• 参照图就很容易理解上面的步骤了。我觉得我这么写比你的清晰一些。我先将current指向prev，再将pnext指向current，最后将头结点指向pnext。

这个是程序运行的结果。

01	整体创建L的元素(头插法)：

02	// 原链表，current = 68， pnext = 55，68指向18，55指向18，头结点指向55

03	-> 68 -> 55 -> 18 -> 45 -> 41 -> 43 -> 5 -> 28 -> 80 -> 67

04

05	// 第一次交换后，原链表变成这样

06	-> 55 -> 68 -> 18 -> 45 -> 41 -> 43 -> 5 -> 28 -> 80 -> 67

07	// 进行第二次交换，pnext = 18，68指向45，18变成头结点

08	-> 18 -> 55 -> 68 -> 45 -> 41 -> 43 -> 5 -> 28 -> 80 -> 67

09	// 进行第三次交换，pnext = current->next = 45，68指向41，45变成头结点

10	-> 45 -> 18 -> 55 -> 68 -> 41 -> 43 -> 5 -> 28 -> 80 -> 67

11

// ……

12	-> 41 -> 45 -> 18 -> 55 -> 68 -> 43 -> 5 -> 28 -> 80 -> 67

13

14	-> 43 -> 41 -> 45 -> 18 -> 55 -> 68 -> 5 -> 28 -> 80 -> 67

15

16	-> 5 -> 43 -> 41 -> 45 -> 18 -> 55 -> 68 -> 28 -> 80 -> 67

17

18	-> 28 -> 5 -> 43 -> 41 -> 45 -> 18 -> 55 -> 68 -> 80 -> 67

19

20	-> 80 -> 28 -> 5 -> 43 -> 41 -> 45 -> 18 -> 55 -> 68 -> 67

21	// current 68 没有后继，反转结束

22	-> 67 -> 80 -> 28 -> 5 -> 43 -> 41 -> 45 -> 18 -> 55 -> 68

23

24

25

反转L后

26	-> 67 -> 80 -> 28 -> 5 -> 43 -> 41 -> 45 -> 18 -> 55 -> 68

最后附上完整代码，反转有两个函数。

• 方法1，current始终保持在第一位，pnext与prev遍历并完成交换。
• 方法2，current始终是原链表的第一个数，然后把pnext不断移动到首位。

#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<time.h>

#define OK 1
#define ERROR 0
#define TRUE 1
#define FALSE 0

#define MAXSIZE 20 /* 存储空间初始分配量 */

typedef int Status;/* Status是函数的类型,其值是函数结果状态代码，如OK等 */
typedef int ElemType;/* ElemType类型根据实际情况而定，这里假设为int */

typedef struct Node
{
    ElemType data;
    struct Node *next;
}Node;
/* 定义LinkList */
typedef struct Node *LinkList;

/* 初始化顺序线性表 */
Status InitList(LinkList *L)
{
    *L=(LinkList)malloc(sizeof(Node)); /* 产生头结点,并使L指向此头结点 */
    if(!(*L)) /* 存储分配失败 */
    {
        return ERROR;
    }
    (*L)->next=NULL; /* 指针域为空 */

    return OK;
}

/* 初始条件：顺序线性表L已存在。操作结果：返回L中数据元素个数 */
int ListLength(LinkList L)
{
    int i=0;
    LinkList p=L->next; /* p指向第一个结点 */
    while(p)
    {
        i++;
        p=p->next;
    }
    return i;
}

/* 初始条件：顺序线性表L已存在。操作结果：将L重置为空表 */
Status ClearList(LinkList *L)
{
    LinkList p,q;
    p=(*L)->next;           /*  p指向第一个结点 */
    while(p)                /*  没到表尾 */
    {
        q=p->next;
        free(p);
        p=q;
    }
    (*L)->next=NULL;        /* 头结点指针域为空 */
    return OK;
}

/* 初始条件：顺序线性表L已存在 */
/* 操作结果：依次对L的每个数据元素输出 */
Status ListTraverse(LinkList L)
{
    LinkList p=L->next;
    while(p)
    {
        visit(p->data);
        p=p->next;
    }
    printf("\n");
    return OK;
}

Status visit(ElemType c)
{
    printf("-> %d ",c);
    return OK;
}

/* 初始条件：顺序线性表L已存在，1≤i≤ListLength(L) */
/* 操作结果：用e返回L中第i个数据元素的值 */
Status GetElem(LinkList L,int i,ElemType *e)
{
    int j;
    LinkList p;        /* 声明一结点p */
    p = L->next;        /* 让p指向链表L的第一个结点 */
    j = 1;        /*  j为计数器 */
    while (p && j < i)  /* p不为空或者计数器j还没有等于i时，循环继续 */
    {
        p = p->next;  /* 让p指向下一个结点 */
        ++j;
    }
    if ( !p || j>i )
        return ERROR;  /*  第i个元素不存在 */
    *e = p->data;   /*  取第i个元素的数据 */
    return OK;
}

/* 初始条件：顺序线性表L已存在 */
/* 操作结果：返回L中第1个与e满足关系的数据元素的位序。 */
/* 若这样的数据元素不存在，则返回值为0 */
int LocateElem(LinkList L,ElemType e)
{
    int i=0;
    LinkList p=L->next;
    while(p)
    {
        i++;
        if(p->data==e) /* 找到这样的数据元素 */
                return i;
        p=p->next;
    }

    return 0;
}

/*  随机产生n个元素的值，建立带表头结点的单链线性表L（头插法） */
void CreateListHead(LinkList *L, int n)
{
    LinkList p;
    int i;
    srand(time(0));                         /* 初始化随机数种子 */
    *L = (LinkList)malloc(sizeof(Node));
    (*L)->next = NULL;                      /*  先建立一个带头结点的单链表 */
    for (i=0; i < n; i++)
    {
        p = (LinkList)malloc(sizeof(Node)); /*  生成新结点 */
        p->data = rand()%100+1;             /*  随机生成100以内的数字 */
        p->next = (*L)->next;
        (*L)->next = p;                        /*  插入到表头 */
    }
}

/*  随机产生n个元素的值，建立带表头结点的单链线性表L（尾插法） */
void CreateListTail(LinkList *L, int n)
{
    LinkList p,r;
    int i;
    srand(time(0));                      /* 初始化随机数种子 */
    *L = (LinkList)malloc(sizeof(Node)); /* L为整个线性表 */
    r=*L;                                /* r为指向尾部的结点 */
    for (i=0; i < n; i++)
    {
        p = (Node *)malloc(sizeof(Node)); /*  生成新结点 */
        p->data = rand()%100+1;           /*  随机生成100以内的数字 */
        r->next=p;                        /* 将表尾终端结点的指针指向新结点 */
        r = p;                            /* 将当前的新结点定义为表尾终端结点 */
    }
    r->next = NULL;                       /* 表示当前链表结束 */
}

/* 初始条件：顺序线性表L已存在,1≤i≤ListLength(L)， */
/* 操作结果：在L中第i个位置之前插入新的数据元素e，L的长度加1 */
Status ListInsert(LinkList *L,int i,ElemType e)
{
    int j;
    LinkList p,s;
    p = *L;     /* 声明一个结点 p，指向头结点 */
    j = 1;
    while (p && j < i)     /* 寻找第i个结点 */
    {
        p = p->next;
        ++j;
    }
    if (!p || j > i)
        return ERROR;   /* 第i个元素不存在 */
    s = (LinkList)malloc(sizeof(Node));  /*  生成新结点(C语言标准函数) */
    s->data = e;
    s->next = p->next;      /* 将p的后继结点赋值给s的后继  */
    p->next = s;          /* 将s赋值给p的后继 */
    return OK;
}

/* 初始条件：顺序线性表L已存在，1≤i≤ListLength(L) */
/* 操作结果：删除L的第i个数据元素，并用e返回其值，L的长度减1 */
Status ListDelete(LinkList *L,int i,ElemType *e)
{
    int j;
    LinkList p,q;
    p = *L;
    j = 1;
    while (p->next && j < i)    /* 遍历寻找第i个元素 */
    {
        p = p->next;
        ++j;
    }
    if (!(p->next) || j > i)
        return ERROR;           /* 第i个元素不存在 */
    q = p->next;
    p->next = q->next;            /* 将q的后继赋值给p的后继 */
    *e = q->data;               /* 将q结点中的数据给e */
    free(q);                    /* 让系统回收此结点，释放内存 */
    return OK;
}

/* 单链表反转/逆序 */
Status ListReverse(LinkList L)
{
    LinkList current,pnext,prev;
    if(L == NULL || L->next == NULL)
        return L;
    current = L->next;  /* p1指向链表头节点的下一个节点 */
    pnext = current->next;
    current->next = NULL;
    while(pnext)
    {
        prev = pnext->next;
        pnext->next = current;
        current = pnext;
        pnext = prev;
    }
    //printf("current = %d,next = %d \n",current->data,current->next->data);
    L->next = current;  /* 将链表头节点指向p1 */
    return L;
}

Status ListReverse2(LinkList L)
{
    LinkList current, p;

    if (L == NULL)
    {
        return NULL;
    }
    current = L->next;
    while (current->next != NULL)
    {
        p = current->next;
        current->next = p->next;
        p->next = L->next;
        L->next = p;
        ListTraverse(L);
        printf("current = %d, \n", current -> data);
    }
    return L;
}

int main()
{
    LinkList L;
    Status i;
    int j,k,pos,value;
    char opp;
    ElemType e;

    i=InitList(&L);
    printf("链表L初始化完毕，ListLength(L)=%d\n",ListLength(L));

    printf("\n1.整表创建（头插法） \n2.整表创建（尾插法） \n3.遍历操作 \n4.插入操作");
    printf("\n5.删除操作 \n6.获取结点数据 \n7.查找某个数是否在链表中 \n8.置空链表");
    printf("\n9.链表反转逆序");
    printf("\n0.退出 \n请选择你的操作：\n");
    while(opp != '0'){
        scanf("%c",&opp);
        switch(opp){
            case '1':
                CreateListHead(&L,10);
                printf("整体创建L的元素(头插法)：\n");
                ListTraverse(L);
                printf("\n");
                break;

            case '2':
                CreateListTail(&L,10);
                printf("整体创建L的元素(尾插法)：\n");
                ListTraverse(L);
                printf("\n");
                break;

            case '3':
                ListTraverse(L);
                printf("\n");
                break;

            case '4':
                printf("要在第几个位置插入元素？");
                scanf("%d",&pos);
                printf("插入的元素值是多少？");
                scanf("%d",&value);
                ListInsert(&L,pos,value);
                ListTraverse(L);
                printf("\n");
                break;

            case '5':
                printf("要删除第几个元素？");
                scanf("%d",&pos);
                ListDelete(&L,pos,&e);
                printf("删除第%d个元素成功，现在链表为：\n", pos);
                ListTraverse(L);
                printf("\n");
                break;

            case '6':
                printf("你需要获取第几个元素？");
                scanf("%d",&pos);
                GetElem(L,pos,&e);
                printf("第%d个元素的值为：%d\n", pos, e);
                printf("\n");
                break;

            case '7':
                printf("输入你需要查找的数：");
                scanf("%d",&pos);
                k=LocateElem(L,pos);
                if(k)
                    printf("第%d个元素的值为%d\n",k,pos);
                else
                    printf("没有值为%d的元素\n",pos);
                printf("\n");
                break;

            case '8':
                i=ClearList(&L);
                printf("\n清空L后：ListLength(L)=%d\n",ListLength(L));
                ListTraverse(L);
                printf("\n");
                break;

            case '9':
                ListReverse2(L);
                printf("\n反转L后\n");
                ListTraverse(L);
                printf("\n");
                break;

            case '0':
                exit(0);
        }
    }
    return 0;
}

 

有两个方法可以实现单链表的反转：

方法一：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>

typedef struct Node
{
    int data;
    struct Node *next; 
}Node; 
Node *head,*p; 

Node * ReverseLink(Node *head)
{
    Node *p1, *p2, *p3;
    if(head==NULL || head->next==NULL)
        return head;
    p1=head, p2=p1->next;
    while(p2)
    {
        p3=p2->next;
        p2->next=p1;
        p1=p2;
        p2=p3;
    }
    head->next=NULL;
    head=p1;
    return head;
}

void CreateList(int n)
{
    Node *q;  
    int i;
    printf("Input %2d data: ",n); 
    head=(Node *)malloc(sizeof(Node)); 
    q=head;
    scanf("%d",&q->data);
    for(i=2;i<=n;i++)
    {
        q->next=(Node *)malloc(sizeof(Node));
        q=q->next;
        scanf("%d",&q->data);
    }
    q->next=NULL;
} 

void PrintList() 
{ 
    Node *q; 
    q=head; 
    while (q!=NULL) 
    { 
        printf("%-8d",q->data);
        q=q->next;
    }
    printf("\n");
}

void main()
{
    CreateList(5);
    PrintList();
    head=ReverseLink(head);
    PrintList();
}

 

方法二：

#include <iostream>
#include <assert.h>
using namespace std; 

struct LNode{    
    char data;   
    LNode * next;
}; 

LNode * initList()
{   
    LNode *head=new LNode; 
    LNode *curPtr, *newPtr;  
    curPtr=head;   
    int i=0;    
    char ch='A';   
    while(i++<10) 
    {        
        newPtr=new LNode; 
        newPtr->data=ch++; 
        curPtr->next=newPtr;
        curPtr=newPtr;
    }    
    newPtr->next=NULL;
    return head;
} 

void print(LNode *head)
{    
    LNode *ptr=head->next;
    while(ptr != NULL)
    {        
        cout << ptr->data << "  ";
        ptr=ptr->next;
    }    
    cout << endl;
}  

void reverse(LNode *head)
{   
    assert(head != NULL && head->next != NULL);
    LNode *ptr=head->next->next;
    head->next->next=NULL;     
    while(ptr != NULL)   
    {       
        LNode *tmp=ptr->next;    
        ptr->next=head->next;   
        head->next=ptr;        
        ptr=tmp;
    }
} 

int main()
{   
    LNode *head=initList();  
    print(head);   
    cout << "After reverse: " << endl; 
    reverse(head);   
    print(head);     
    system("PAUSE");   
    return 0;
}

 

参考：http://www.cnblogs.com/heyonggang/p/3304838.html

        http://www.nowamagic.net/librarys/veda/detail/2241

         http://blog.csdn.net/hyg0811/article/details/11113623