LeetCode 206. 反转链表

难度：$easy$

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题目描述

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。

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？

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算法

(链表操作，迭代) $O(n^2)$

翻转即将所有节点的next指针指向前驱节点。

由于是单链表，我们在迭代时不能直接找到前驱节点，所以我们需要一个额外的指针保存前驱节点。同时在改变当前节点的 next 指针前，不要忘记保存它的后继节点。

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 : $O(1)$

C++ 代码

/**
 * Definition for singly-linked list.
 * struct ListNode {
 *     int val;
 *     ListNode *next;
 *     ListNode() : val(0), next(nullptr) {}
 *     ListNode(int x) : val(x), next(nullptr) {}
 *     ListNode(int x, ListNode *next) : val(x), next(next) {}
 * };
 */
class Solution {
public:
    ListNode* reverseList(ListNode* head) {
        if (!head) return NULL;
        
        auto p = head, q = p->next;
        while (q) {
            auto r = q->next;
            q->next = p;
            p = q, q = r;
        }
        head->next = NULL;

        return p;
    }
};

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算法

(链表操作，递归)

首先我们先考虑 reverseList 函数能做什么，它可以翻转一个链表，并返回新链表的头节点，也就是原链表的尾节点。

所以我们可以先递归处理 reverseList(head->next)，这样我们可以将以 head->next 为头节点的链表翻转，并得到原链表的尾节点 tail，此时 head->next 是新链表的尾节点，我们令它的 next 指针指向 head，并将 head->next 指向空即可将整个链表翻转，且新链表的头节点是 tail。

复杂度分析

• 时间复杂度：$O(n)$

• 空间复杂度 : $O(n)$

C++ 代码

/**
 * Definition for singly-linked list.
 * struct ListNode {
 *     int val;
 *     ListNode *next;
 *     ListNode() : val(0), next(nullptr) {}
 *     ListNode(int x) : val(x), next(nullptr) {}
 *     ListNode(int x, ListNode *next) : val(x), next(next) {}
 * };
 */
class Solution {
public:
    ListNode* reverseList(ListNode* head) {
        if (!head || !head->next) return head;

        auto tail = reverseList(head->next);
        head->next->next = head;
        head->next = NULL;

        return tail;
    }
};

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