206. 反转链表

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一、题目描述

1. 题目

给你单链表的头节点 head ，请你反转链表，并返回反转后的链表。

2. 示例

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：[]

3. 提示

• 链表中节点的数目范围是 [0, 5000]
• -5000 <= Node.val <= 5000

二、代码实现

1. 迭代

1.1 解题思路

解决方案是通过维护双指针来进行遍历，通过将当前节点的 next 节点指向一个新的 pre 节点。指针如果改变，后续的值还需要使用时，需要用一个 temp 节点暂存后继节点的值。

图解如下：

代码实现如下：

class Solution {
    public ListNode reverseList(ListNode head) {
        // 初始化 cur 和 pre指针，以及 temp 作为暂存后继节点
        ListNode cur = head;
        ListNode pre = null;
        ListNode temp = null;
 
        while(cur != null){
            temp = cur.next;	//暂存后继节点
            cur.next = pre;		//改变节点指向
            pre = cur;		//pre 指针后移
            cur = temp;		//cur 指针后移
        }
        return pre;
    }
}

1.2 复杂度分析

时间复杂度	O(n)，其中 n 是链表的长度，需要遍历链表一次。
空间复杂度	O(1)，定义的变量使用的常数大小空间。

2. 递归

2.1 解题思路

链表、树、图相关的算法首先想递归。递归相关的知识见我的另一篇文章迭代与递归。

递归设计函数的步骤：

1. 找重复： 找到的相同的子问题。

我们想将链表的节点反转，也就是说要将每个节点的指向反转过来，所以这里的子问题就是，调整每个节点的指向。

2. 找变化： 聚焦于某一个子问题，查看变化的量，通常会作为参数，这时可定义函数体；

如图，针对最后两个节点，变化的量只有 cur 指针，代表着层层遍历的节点。这里的递归函数入参就是当前节点的后继节点。

定义函数体：

private ListNode recursion(ListNode cur){
    //递归调用后继节点
    recursion(cur.next);
}

3. 找出口： 也就是找终止条件，这里注意关注返回值。

找终止条件首先关注返回值，这里的返回值我们如何定义呢？因为这里的链表是单向的，也就是无法获取节点对应的前驱节点。

所以我们需要再递归的归中操作节点指向的反转，这样就可以得到返回值，必须是返回当前的节点，再上一层进行节点指向反转。

那什么时候才终止递归呢？当前节点为 null 时，则没必要再进行反转。还有一个情况时当前节点的后继节点为 null 时，由于我们递归函数的入参就是当前节点的后继节点，故也没必要再次递归，直接返回当前节点即可。

最终代码示例：

private ListNode recursion(ListNode cur){
    if(cur == null || cur.next == null){
        return cur;
    }
 
    //递归调用后继节点
    ListNode result = recursion(cur.next);
 
    //后继节点指向当前节点
    cur.next.next = cur;
 
    //切断当前节点的后继节点，防止链表产生环形
    cur.next = null;
    return result;
}

2.2 复杂度分析

时间复杂度	O(n)，其中 n 是链表的长度，每个节点都需要进行反转处理。
空间复杂度	O(n)，其中 n 是链表的长度，递归深度占用的栈内存空间。