使用 C++ 反转链表

在本文中,我们需要借助单向链表来反转链接。我们的任务是创建一个能够反转给定单链表的函数。例如

Input:
Following Linked list :
1->2->3->4->NULL

Output:
After processing of our function:
4->3->2->1->NULL

寻找解决方案的方法

有不同的方法来反转链表。通常,我们会想到一种简单的方法来遍历列表并在遍历列表时将其反转。

简单的方法

我们将在这种方法中遍历链表,并在遍历时尝试将其反转。

示例

#include<bits/stdc++.h>
using namespace std;
struct Node {
   int data;
   struct Node* next;
   Node(int data) {
      this->data = data;
      next = NULL;
   }
};
struct LinkedList {
   Node* head;
   LinkedList() { head = NULL; }
   // 打印链表的函数
   void reverse() {
      auto curr = head; // 当前指针
      Node* prev = NULL; // 前一个指针
      while(curr) {
         auto temp = curr -> next;
         curr -> next = prev;
         prev = curr;
         head = prev;
         curr = temp;
      }
   }
   void print() {
      struct Node* temp = head;
      while (temp != NULL) {
         cout << temp->data << " ";
         temp = temp->next;
      }
   }
   void push(int data) {
      Node* temp = new Node(data);
      temp->next = head;
      head = temp;
   }
};
int main() {
   LinkedList list;
   list.push(20);
   list.push(4);
   list.push(15);
   list.push(85);
   list.print();
   list.reverse();
   cout << "\n";
   list.print();
}
输出结果
85 15 4 20
20 4 15 85

在这种方法中,我们只是遍历列表并在遍历时反转。这是一个很好的方法,因为时间复杂度是O(N),其中 N 是我们列表的大小。

现在我们尝试做一个实验,尝试使用堆栈来反转列表。

堆栈方法

我们将使用一个堆栈来存储这个程序中的所有节点,并通过遍历堆栈来反转它们。

示例

#include<bits/stdc++.h>
using namespace std;
struct Node {
   int data;
   struct Node* next;
   Node(int data) {
      this->data = data;
      next = NULL;
   }
};
struct LinkedList {
   Node* head;
   LinkedList() { head = NULL; }
   // 打印链表的函数
   void reverse() {
      auto curr = head; // 当前指针
      Node* prev = NULL; // 前一个指针
      stack<Node *> s;
      while(curr) {
         s.push(curr);
         curr = curr -> next;
      }
      prev = s.top();
      head = prev;
      s.pop();
      while(!s.empty()) {
         auto temp = s.top();
         s.pop();
         prev -> next = temp;
         prev = temp;
      }
      prev -> next = NULL;
   }
   void print() {
      struct Node* temp = head;
      while (temp != NULL) {
         cout << temp->data << " ";
         temp = temp->next;
      }
   }
   void push(int data) {
      Node* temp = new Node(data);
      temp->next = head;
      head = temp;
   }
};
int main() {
   LinkedList list;
   list.push(20);
   list.push(4);
   list.push(15);
   list.push(85);
   list.print();
   list.reverse();
   cout << "\n";
   list.print();
}
输出结果
85 15 4 20
20 4 15 85

以上代码说明

在这种方法中,我们在遍历时将列表节点存储在堆栈中,然后使用堆栈弹出它们并反转列表;这种方法的时间复杂度为O(N),其中 N 是我们的列表大小。如前所述,我们使用堆栈,因此我们也可以使用递归方法,因为它也使用堆栈,所以现在我们将使用递归方法。

递归方法

在这种方法中,我们将执行与之前相同的过程,但使用递归调用。

示例

#include<bits/stdc++.h>
using namespace std;
struct Node {
   int data;
   struct Node* next;
   Node(int data) {
      this->data = data;
      next = NULL;
      }
   };
   struct LinkedList {
      Node* head;
      LinkedList() { head = NULL; }
      // 打印链表的函数
      void rreverse(Node *curr, Node *prev) {
         if(curr == NULL) {
            // prev -> next = curr;
            head = prev;
            return;
         }
         rreverse(curr -> next, curr);
         curr -> next = prev;
         prev -> next = NULL;
      }

      void reverse() {
         auto curr = head; // 当前指针
         Node* prev = NULL; // 前一个指针
         rreverse(curr -> next, curr);
      }
      void print() {
         struct Node* temp = head;
         while (temp != NULL) {
         cout << temp->data << " ";
         temp = temp->next;
      }
   }
   void push(int data) {
      Node* temp = new Node(data);
      temp->next = head;
      head = temp;
   }
};
int main() {
   LinkedList list;
   list.push(20);
   list.push(4);
   list.push(15);
   list.push(85);
   list.print();
   list.reverse();
   cout << "\n";
   list.print();
}
输出结果
85 15 4 20
20 4 15 85

在这种方法中,我们做的和之前一样,但是使用递归调用,所以这种方法的时间复杂度也是O(N),其中 N 是我们列表的大小。

结论

在本文中,我们解决了反转单链表的问题。我们还学习了针对此问题的 C++ 程序以及解决此问题的完整方法(Normal 和其他两种方法)。我们可以用其他语言编写相同的程序,例如 C、java、python 和其他语言。我们希望这篇文章对您有所帮助。