单链表原地逆置
给定一个带头结点的单链表，编写算法将其原地逆置。所谓“原地”是指空间复杂度为O(1)。有两种方法，头插法和冒泡法。这两种方法的时间复杂度均为O(n)。
头插法
思路
我们知道，用头插法建立链表，得到的链表中元素的顺序和输入的顺序相反，所以利用这一特点，可以将链表逆置。
给定一个带头结点的单链表L，如下图所示。
首先用指针p存储链表第一个结点，然后将头结点从链表中剥离下来，如下图所示，此时链表L只有一个头结点。
另设一指针r保存p的后继，将p指向的结点N1用尾插法插入到链表L中，
此时p指向N2，保存p的后继N3，再将N2尾插到链表L中，
以此类推，直至保存后继的指针r为空，退出循环。
头插法的实现代码
void Reverse_L1(Linklist L)
{
/* p 为工作指针, r 为 p 的后继, 以防断链. */
LNode *p, *r;
/* 从第一个元素开始. */
p = L->next;
/* 先将头结点剥离出来. */
L->next = NULL;
/* 依次将元素摘下. */
while (p != NULL)
{
/* 暂存 p 的后继. */
r = p->next;
/* 用头插法插入 p. */
p->next = L->next;
L->next = p;
/* 更新 p, 指向下一个结点. */
p = r;
}
return;
}
冒泡法
我把这种方法称为“冒泡法”，是因为算法流程和冒泡排序类似，只不过在冒泡排序中是相邻的元素出现逆序才交换，而链表逆置则要求每对结点之间都要交换顺序。
思路
冒泡法和头插法不同，头插法只有一个工作指针p指向一个操作对象——被摘下来的结点，以及存储其后继的指针r。而冒泡法有两个工作指针，即一对工作指针，以及存储其后继的指针r，共计3个指针。考虑如下一般情况，
指针pre和p分别指向两个结点，将其看作一对结点，它们是每次循环操作的对象。循环中，让N2的后继指向N1，即完成了(N1,N2)的逆置。之后三个指针进一，pre=p，p=r，r=r->next，重复上述逆置操作，链表变成了下图。
显而易见，如果指针r!=NULL，则循环还要继续下去，若r==NULL，循环结束，链表逆置完成，而指针p指向逆置后的一个元素。
上述步骤发生的前提是链表中除了头结点以外，至少有两个结点，而为了将判断是否继续循环和是否进入循环结合起来，应将指针r初始置为指向第一个结点的后继，p指向第一个结点，即p=L->next,r=p->next，指针pre无强制要求。
注意初始p指向的结点在完成逆置之后将成为最后一个结点，所以应该在逆置之前将p的后继置为空，否则逆置之后p的后继会指向倒数第二个结点，而倒数第二个结点的后继指向倒数第一个结点，即逆置前的p，两个结点之间形成环。
冒泡法的实现代码
void Reverse_L2(Linklist L)
{
/**
* 三个指针, p 为要反转的结点, pre 为 p 前面的结点, r 是保存 p 后继的指针.
* 初始状态 p 指向第一个元素, r 指向第二个元素.
*/
LNode *pre = L, *p = L->next, *r = p->next;
/**
* 将要第一个结点后继链接断开. 因为它将成为逆置后链表的最后一个结点, 否则
* 将在逆置后的链表中的最后一个元素和倒数第二个元素之间形成环.
*/
p->next = NULL;
/**
* 如果 r 不为空, 三个指针前进一个单位.
* 否则链表只有一个结点, 直接执行 while 后的 L->next = p.
* 循环中将 p 反转指向其前面的结点 pre, r 是 p 的后继.
* 假设链表有 n 个元素, 则循环可将前 n - 1 个元素逆置,
* 之后 p 指向第 n 个元素.
*/
while (r != NULL)
{
/* 指针依次进一. */
pre = p;
p = r;
r = r->next;
/* 逆置. */
p->next = pre;
}
/* 头结点指向逆置之后的第一个结点. */
L->next = p;
return;
}
