程序员面试题精选100题（19）－反转链表

程序员面试题精选100题(19)－反转链表

题目：输入一个链表的头结点，反转该链表，并返回反转后链表的头结点。链表结点定义如下：

struct ListNode
{
      int       m_nKey;
      ListNode* m_pNext;
};

分析：这是一道广为流传的微软面试题。由于这道题能够很好的反应出程序员思维是否严密，在微软之后已经有很多公司在面试时采用了这道题。

为了正确地反转一个链表，需要调整指针的指向。与指针操作相关代码总是容易出错的，因此最好在动手写程序之前作全面的分析。在面试的时候不急于动手而是一开始做仔细的分析和设计，将会给面试官留下很好的印象，因为在实际的软件开发中，设计的时间总是比写代码的时间长。与其很快地写出一段漏洞百出的代码，远不如用较多的时间写出一段健壮的代码。

为了将调整指针这个复杂的过程分析清楚，我们可以借助图形来直观地分析。假设下图中l、m和n是三个相邻的结点：

a?b?…?l  mànà…

假设经过若干操作，我们已经把结点l之前的指针调整完毕，这些结点的m_pNext指针都指向前面一个结点。现在我们遍历到结点m。当然，我们需要把调整结点的m_pNext指针让它指向结点l。但注意一旦调整了指针的指向，链表就断开了，如下图所示：

a?b?…l?m  nà…

因为已经没有指针指向结点n，我们没有办法再遍历到结点n了。因此为了避免链表断开，我们需要在调整m的m_pNext之前要把n保存下来。

接下来我们试着找到反转后链表的头结点。不难分析出反转后链表的头结点是原始链表的尾位结点。什么结点是尾结点？就是m_pNext为空指针的结点。

基于上述分析，我们不难写出如下代码：

///////////////////////////////////////////////////////////////////////
// Reverse a list iteratively
// Input: pHead - the head of the original list
// Output: the head of the reversed head
///////////////////////////////////////////////////////////////////////
ListNode* ReverseIteratively(ListNode* pHead)
{
      ListNode* pReversedHead = NULL;
      ListNode* pNode = pHead;
      ListNode* pPrev = NULL;
      while(pNode != NULL)
      {
            // get the next node, and save it at pNext
            ListNode* pNext = pNode->m_pNext;

            // if the next node is null, the currect is the end of original
            // list, and it's the head of the reversed list
            if(pNext == NULL)
                  pReversedHead = pNode;

            // reverse the linkage between nodes
            pNode->m_pNext = pPrev;

            // move forward on the the list
            pPrev = pNode;
            pNode = pNext;
      }

      return pReversedHead;
}

另一种方法:以递归来实现反转链表

#include <iostream> 
using namespace std; 
 
struct ListNode 
{ 
    int data; 
    struct ListNode *next; 
}; 
 
//创建链表 
void createList(ListNode *&Head) 
{ 
     int num = 0; 
     int flag = 0; 
     ListNode *p = NULL; 
     cin >> num; 
      
     Head = (ListNode *)malloc(sizeof(ListNode)); 
     while(num != 0) 
     { 
          if(flag == 0) 
          {   
               Head->data = num; 
               Head->next = NULL; 
               flag = 1; 
               p = Head; 
          } 
          else 
          { 
               ListNode *cur = (ListNode *)malloc(sizeof(ListNode)); 
               cur->data = num; 
               cur->next = NULL; 
               
               p->next = cur; 
               p = cur; 
          }  
          cin >> num; 
     } 
} 
 
//打印链表 
void printList(ListNode *Head) 
{ 
     if(Head == NULL) 
     { 
          cout << "Head empty"<<endl; 
          return ; 
     } 
     ListNode *p = Head; 
     while(p != NULL) 
     { 
          cout << p->data <<" "; 
          p = p->next; 
     } 
} 
 
//递归反转链表(关键代码)
ListNode* reverseLinkList_recursion(ListNode* pNode,ListNode*& head) 
{ 
     if(pNode == NULL || pNode->next == NULL) 
    { 
          head->next = NULL;    //把反转后的最后一个节点的next域置为NULL 
          head = pNode; 
          return pNode; 
     } 
     ListNode* tmpNode = reverseLinkList_recursion(pNode->next,head);//返回原链表中pNode的下一个节点 
     tmpNode->next = pNode; 
     return pNode; 
} 
void main() 
{ 
     ListNode *List = NULL; 
     cout << "创建链表："; 
     createList(List); 
     cout << "链表元素："; 
     printList(List); 
     reverseLinkList_recursion(List,List); 
     cout <<endl<< "倒序后："; 
     printList(List); 
} 
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