反转单链表II

原题

　　Reverse a linked list from position m to n. Do it in-place and in one-pass.
　　For example:
　　Given 1->2->3->4->5->NULL, m = 2 and n = 4,
　　return 1->4->3->2->5->NULL.
　　Note:
　　Given m, n satisfy the following condition:
　　1 ≤ m ≤ n ≤ length of list.

题目大意

　　给定一个单链表，将第m到第n个之间的元素进行转。
　　给定的n和m都是合法的，使用原地方法进行解决（使用常量辅助空间）

解题思路

　　先找到第一个要反转的元素的前驱（prev），再计算要进行反转的元素个数，对元素进行头插法，插在prev后面，同时保持链表不断开。

代码实现

链表结点类

public class ListNode {
    int val;
    ListNode next;
    ListNode(int x) { val = x; }
}

 

算法实现类

public class Solution {
    public ListNode reverseBetween(ListNode head, int m, int n) {

        ListNode root = new ListNode(0);
        ListNode p = root;
        root.next = head;

        for (int i = 1; i < m && p != null; i++) {
            p = p.next;
        }

        if (p != null) {
            ListNode q = p.next;
            ListNode r;

            // 若是m为负数就认为是从第一个开始交换
            if (m < 1) {
                m = 1;
            }

            n = n - m + 1; // n为要换的结点数目
            // 有两个结点时才要使用尾插法，尾插的个数为n-1
            for (int i = 1; i < n && q.next != null ; i++) {
                // 为要进行尾插的结点
                r = q.next;

               // 在q结点的后面进行尾插操做 
                q.next = r.next;
                r.next = p.next;
                p.next = r;
            }

            head = root.next;
        }

        return head;
    }
}

 

问题：

给一个单向链表，把它从头至尾反转过来。好比： a -> b -> c ->d 反过来就是 d -> c -> b -> a 。

分析：

假设每个node的结构是：

 

[java] view plain copy

 

1. class Node {  
2.     char value;  
3.     Node next;  
4. }  

 

由于在对链表进行反转的时候，须要更新每个node的“next”值，可是，在更新 next 的值前，咱们须要保存 next 的值，不然咱们没法继续。因此，咱们须要两个指针分别指向前一个节点和后一个节点，每次作完当前节点“next”值更新后，把两个节点往下移，直到到达最后节点。

代码以下：

 

[java] view plain copy

 

1. public Node reverse(Node current) {  
2.     //initialization  
3.     Node previousNode = null;  
4.     Node nextNode = null;  
5.       
6.     while (current != null) {  
7.         //save the next node  
8.         nextNode = current.next;  
9.         //update the value of "next"  
10.         current.next = previousNode;  
11.         //shift the pointers  
12.         previousNode = current;  
13.         current = nextNode;           
14.     }  
15.     return previousNode;  
16. }  

上面代码使用的是非递归方式，这个问题也能够经过递归的方式解决。代码以下：

 

 

[java] view plain copy

 

1. public Node reverse(Node current)  
2.  {  
3.      if (current == null || current.next == null) return current;  
4.      Node nextNode = current.next;  
5.      current.next = null;  
6.      Node reverseRest = reverse(nextNode);  
7.      nextNode.next = current;  
8.      return reverseRest;  
9.  }  

递归的方法实际上是很是巧的，它利用递归走到链表的末端，而后再更新每个node的next 值 (代码倒数第二句)。 在上面的代码中， reverseRest 的值没有改变，为该链表的最后一个node，因此，反转后，咱们能够获得新链表的head。

 

 

（一）单链表的结点结构:　

      data域：存储数据元素信息的域称为数据域；　
    next域：存储直接后继位置的域称为指针域，它是存放结点的直接后继的地址（位置）的指针域（链域）。
    data域+ next域：组成数据ai的存储映射，称为结点；
    注意：①链表经过每一个结点的链域将线性表的n个结点按其逻辑顺序连接在一块儿的。 　　
          ②每一个结点只有一个链域的链表称为单链表（Single Linked List）。
     所谓的链表就好像火车车箱同样，从火车头开始，每一节车箱以后都连着后一节车箱。
     要实现单链表存储，首先是建立一结点类，其Java代码以下：

[java] view plain copy

1. class Node {  
2.     private int Data;// 数据域  
3.     private Node Next;// 指针域  
4.     public Node(int Data) {  
5.         // super();  
6.         this.Data = Data;  
7.     }  
8.     public int getData() {  
9.         return Data;  
10.     }  
11.     public void setData(int Data) {  
12.         this.Data = Data;  
13.     }  
14.   
15.     public Node getNext() {  
16.         return Next;  
17.     }  
18.     public void setNext(Node Next) {  
19.         this.Next = Next;  
20.     }  
21. }  

（二）实现反转的方法：
  （1）递归反转法：在反转当前节点以前先反转后续节点。这样从头结点开始，层层深刻直到尾结点才开始反转指针域的指向。简单的说就是从尾结点开始，逆向反转各个结点的指针域指向，其过程图以下所示：
   head：是前一结点的指针域（PS：前一结点的指针域指向当前结点）
   head.getNext()：是当前结点的指针域（PS：当前结点的指针域指向下一结点）
   reHead：是反转后新链表的头结点（即原来单链表的尾结点）

Java代码实现：

[java] view plain copy

1. package javatest1;  
2. public class javatest1 {  
3.     public static void main(String[] args) {  
4.         Node head = new Node(0);  
5.         Node node1 = new Node(1);  
6.         Node node2 = new Node(2);  
7.         Node node3 = new Node(3);  
8.         head.setNext(node1);  
9.         node1.setNext(node2);  
10.         node2.setNext(node3);  
11.   
12.         // 打印反转前的链表  
13.         Node h = head;  
14.         while (null != h) {  
15.             System.out.print(h.getData() + " ");  
16.             h = h.getNext();  
17.         }  
18.         // 调用反转方法  
19.         head = Reverse1(head);  
20.   
21.         System.out.println("\n**************************");  
22.         // 打印反转后的结果  
23.         while (null != head) {  
24.             System.out.print(head.getData() + " ");  
25.             head = head.getNext();  
26.         }  
27.     }  
28.   
29.     /** 
30.      * 递归，在反转当前节点以前先反转后续节点 
31.      */  
32.     public static Node Reverse1(Node head) {  
33.         // head看做是前一结点，head.getNext()是当前结点，reHead是反转后新链表的头结点  
34.         if (head == null || head.getNext() == null) {  
35.             return head;// 若为空链或者当前结点在尾结点，则直接还回  
36.         }  
37.         Node reHead = Reverse1(head.getNext());// 先反转后续节点head.getNext()  
38.         head.getNext().setNext(head);// 将当前结点的指针域指向前一结点  
39.         head.setNext(null);// 前一结点的指针域令为null;  
40.         return reHead;// 反转后新链表的头结点  
41.     }  
42. }  
43.   
44.     class Node {  
45.         private int Data;// 数据域  
46.         private Node Next;// 指针域  
47.   
48.         public Node(int Data) {  
49.             // super();  
50.             this.Data = Data;  
51.         }  
52.   
53.         public int getData() {  
54.             return Data;  
55.         }  
56.   
57.         public void setData(int Data) {  
58.             this.Data = Data;  
59.         }  
60.   
61.         public Node getNext() {  
62.             return Next;  
63.         }  
64.   
65.         public void setNext(Node Next) {  
66.             this.Next = Next;  
67.         }  
68.     }  

 

（2）遍历反转法：递归反转法是从后往前逆序反转指针域的指向，而遍历反转法是从前日后反转各个结点的指针域的指向。

   基本思路是：将当前节点cur的下一个节点 cur.getNext()缓存到temp后，而后更改当前节点指针指向上一结点pre。也就是说在反转当前结点指针指向前，先把当前结点的指针域用tmp临时保存，以便下一次使用，其过程可表示以下：
   pre：上一结点
   cur: 当前结点
   tmp: 临时结点，用于保存当前结点的指针域（即下一结点）

 

Java代码实现：

[java] view plain copy

1. package javatest1;  
2. public class JavaTest1 {  
3.     public static void main(String[] args) {  
4.         Node head = new Node(0);  
5.         Node node1 = new Node(1);  
6.         Node node2 = new Node(2);  
7.         Node node3 = new Node(3);  
8.   
9.         head.setNext(node1);  
10.         node1.setNext(node2);  
11.         node2.setNext(node3);  
12.   
13.         // 打印反转前的链表  
14.         Node h = head;  
15.         while (null != h) {  
16.             System.out.print(h.getData() + " ");  
17.             h = h.getNext();  
18.         }  
19.         // 调用反转方法  
20.         // head = reverse1(head);  
21.         head = reverse2(head);  
22.   
23.         System.out.println("\n**************************");  
24.         // 打印反转后的结果  
25.         while (null != head) {  
26.             System.out.print(head.getData() + " ");  
27.             head = head.getNext();  
28.         }  
29.     }  
30.   
31.     /** 
32.      * 遍历，将当前节点的下一个节点缓存后更改当前节点指针 
33.      */  
34.     public static Node reverse2(Node head) {  
35.         if (head == null)  
36.             return head;  
37.         Node pre = head;// 上一结点  
38.         Node cur = head.getNext();// 当前结点  
39.         Node tmp;// 临时结点，用于保存当前结点的指针域（即下一结点）  
40.         while (cur != null) {// 当前结点为null，说明位于尾结点  
41.             tmp = cur.getNext();  
42.             cur.setNext(pre);// 反转指针域的指向  
43.   
44.             // 指针往下移动  
45.             pre = cur;  
46.             cur = tmp;  
47.         }  
48.         // 最后将原链表的头节点的指针域置为null，还回新链表的头结点，即原链表的尾结点  
49.         head.setNext(null);  
50.           
51.         return pre;  
52.     }  
53. }  
54.   
55. class Node {  
56.     private int Data;// 数据域  
57.     private Node Next;// 指针域  
58.   
59.     public Node(int Data) {  
60.         // super();  
61.         this.Data = Data;  
62.     }  
63.   
64.     public int getData() {  
65.         return Data;  
66.     }  
67.   
68.     public void setData(int Data) {  
69.         this.Data = Data;  
70.     }  
71.   
72.     public Node getNext() {  
73.         return Next;  
74.     }  
75.   
76.     public void setNext(Node Next) {  
77.         this.Next = Next;  
78.     }  
79. }