反转链表

题目

给定单链表的头节点 head ，请反转链表，并返回反转后的链表的头节点。

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

进阶：链表可以选用迭代或递归方式完成反转。你能否用两种方法解决这道题？

注意：本题与主站 206 题相同： https://leetcode-cn.com/problems/reverse-linked-list/

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递归

链表

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代码实现

class Solution {
    public ListNode reverseList(ListNode head) {
       ListNode pre = null;
       ListNode cur =head;
       while (cur != null) {
           ListNode tmp = cur.next;
           cur.next = pre;//切断原有指向
           pre = cur;
           cur = tmp;
       }
       return cur;
    }
}

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动画演示

利用外部空间

这种方式很简单，先申请一个动态扩容的数组或者容器，比如 ArrayList 这样的。
然后不断遍历链表，将链表中的元素添加到这个容器中。
再利用容器自身的 API，反转整个容器，这样就达到反转的效果了。
最后同时遍历容器和链表，将链表中的值改为容器中的值。
因为此时容器的值是：

5 4 3 2 1

链表按这个顺序重新被设置一边，就达到要求啦。
当然你可以可以再新创建 N 个节点，然后再返回，这样也可以达到目的。
这种方式很简单，但你在面试中这么做的话，面试官 100% 会追问是否有更优的方式，比如不用外部空间。所以我就不做代码和动画演示了，下面来看看如何用 O(1) 空间复杂度来实现这道题。

双指针迭代

我们可以申请两个指针，第一个指针叫 pre，最初是指向 null 的。
第二个指针 cur 指向 head，然后不断遍历 cur。
每次迭代到 cur，都将 cur 的 next 指向 pre，然后 pre 和 cur 前进一位。
都迭代完了(cur 变成 null 了)，pre 就是最后一个节点了。
动画演示如下：
迭代.gif

动画演示中其实省略了一个tmp变量，这个tmp变量会将cur的下一个节点保存起来，考虑到一张动画放太多变量会很混乱，所以我就没加了，具体详细执行过程，请点击下面的幻灯片查看。

代码实现：

class Solution {
   public ListNode reverseList(ListNode head) {
      //申请节点，pre和 cur，pre指向null
      ListNode pre = null;
      ListNode cur = head;
      ListNode tmp = null;
      while(cur!=null) {
         //记录当前节点的下一个节点
         tmp = cur.next;
         //然后将当前节点指向pre
         cur.next = pre;
         //pre和cur节点都前进一位
         pre = cur;
         cur = tmp;
      }
      return pre;
   }
}

class Solution(object):
   def reverseList(self, head):
      """
      :type head: ListNode
      :rtype: ListNode
      """
      # 申请两个节点，pre和 cur，pre指向None
      pre = None
      cur = head
      # 遍历链表，while循环里面的内容其实可以写成一行
      # 这里只做演示，就不搞那么骚气的写法了
      while cur:
         # 记录当前节点的下一个节点
         tmp = cur.next
         # 然后将当前节点指向pre
         cur.next = pre
         # pre和cur节点都前进一位
         pre = cur
         cur = tmp
      return pre 

递归解法

这题有个很骚气的递归解法，递归解法很不好理解，这里最好配合代码和动画一起理解。
递归的两个条件：

1. 终止条件是当前节点或者下一个节点==null
2. 在函数内部，改变节点的指向，也就是 head 的下一个节点指向 head 递归函数那句

head.next.next = head

很不好理解，其实就是 head 的下一个节点指向head。
递归函数中每次返回的 cur 其实只最后一个节点，在递归函数内部，改变的是当前节点的指向。
动画演示如下：
递归.gif

幻灯片演示

感谢@zhuuuu-2的建议，递归的解法光看动画比较容易理解，但真到了代码层面理解起来可能会有些困难，我补充了下递归调用的详细执行过程。

以1->2->3->4->5这个链表为例，整个递归调用的执行过程，对应到代码层面(用java做示范)是怎么执行的，以及递归的调用栈都列出来了，请点击下面的幻灯片查看吧。

代码实现：

class Solution {
   public ListNode reverseList(ListNode head) {
      //递归终止条件是当前为空，或者下一个节点为空
      if(head==null || head.next==null) {
         return head;
      }
      //这里的cur就是最后一个节点
      ListNode cur = reverseList(head.next);
      //这里请配合动画演示理解
      //如果链表是 1->2->3->4->5，那么此时的cur就是5
      //而head是4，head的下一个是5，下下一个是空
      //所以head.next.next 就是5->4
      head.next.next = head;
      //防止链表循环，需要将head.next设置为空
      head.next = null;
      //每层递归函数都返回cur，也就是最后一个节点
      return cur;
   }
}

class Solution(object):
   def reverseList(self, head):
      """
      :type head: ListNode
      :rtype: ListNode
      """
      # 递归终止条件是当前为空，或者下一个节点为空
      if(head==None or head.next==None):
         return head
      # 这里的cur就是最后一个节点
      cur = self.reverseList(head.next)
      # 这里请配合动画演示理解
      # 如果链表是 1->2->3->4->5，那么此时的cur就是5
      # 而head是4，head的下一个是5，下下一个是空
      # 所以head.next.next 就是5->4
      head.next.next = head
      # 防止链表循环，需要将head.next设置为空
      head.next = None
      # 每层递归函数都返回cur，也就是最后一个节点
      return cur