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链表OJ题(四)

1. 反转链表

链接：206. 反转链表
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：[]

思路一 迭代法

反转一个单向链表，可以看成是将链表中的每个结点的指向反向（即从后一个结点指向前一个结点），我们在考虑情况的时候，还是可以先考虑一般情况，再考虑极端情况。

一、一般情况

要使两个结点之间的指针指向反转，看似用两个变量足矣，直接让后一个结点指向前一个结点。但是仔细思考后发现并没有那么简单，我们如果直接让后一个结点指向前一个结点，那么后一个结点所指向的再后面一个结点的位置就无从知晓了。所以，我们还得定义3个指针变量：n1，n2，n3

n1：记录指针指向将要反转的结点反转后要指向的位置。
n2：记录指针指向将要反转的结点。
n3：记录指针指向将要反转的结点的下一个结点。

在反转时，首先让n2指向的结点指向n1指向的位置，

然后让n1，n2，n3指针统一后移，准备执行下一对结点之间指向的反转。
如此进行下去，所有的结点指向都将反转。

二、极端情况

极端情况，也就是反转第一个结点指针的指向和反转最后一个结点指针的指向，以及传入的链表为空时的情况。

1.传入的链表为空时

我们可以发现，若传入的链表为空，那么我们根本就不需要对链表进行任何操作，直接返回传入的头指针即可。如果再稍加思考，当传入链表只有一个结点时，我们也不需要对链表进行任何操作，直接返回传入的头指针也没问题。

2.反转第一个结点指针的指向时

因为n2记录的是指针指向将要反转的结点，所以当反转第一个结点指针的指向时，n2指针便指向的是第一个结点。

因为在我们反转过程中就是让n2指向的结点指向n1指向的位置，所以我们只需将n1的初始值赋值为NULL即可。这样，反转后就让第一个结点指针指向NULL了（即反转后的最后一个结点指向空）。

3.反转最后一个结点指针的指向时

当最后一个结点的指针指向被反转时，n2刚好指向最后一个结点，

在指针反转完成后，n1，n2，n3指针统一向后移动，位置如下：

我们可以发现逻辑上是没有问题的，而且此时也发现了遍历链表时的终止条件和需要返回的新的头指针，即当n2指针为NULL时停止遍历，并且返回n1指针指向的位置。
注意 这时这3个指针统一后移时，n3指针的后移将失败，因为n3后移前指向的是NULL，我们不能执行以下这句代码：

n3 = n3->next;
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所以我们后移n3指针前需判断其是否为空。

代码实现

struct ListNode {
int val;
struct ListNode *next;
};

struct ListNode* reverseList(struct ListNode* head)
{
if (head == NULL || head->next == NULL)//当链表为空或只有一个结点时，无需操作
return head;//直接返回

struct ListNode* n1 = NULL;//记录指针指向将要反转的结点反转后要指向的位置。
struct ListNode* n2 = head;//记录指针指向将要反转的结点。
struct ListNode* n3 = head->next;//记录指针指向将要反转的结点的下一个结点。
while (n2)//n2为NULL时，停止遍历
{
n2->next = n1;//反转结点指向
n1 = n2;//指针后移
n2 = n3;//指针后移
if (n3)//判断n3是否为NULL
n3 = n3->next;//指针后移
}
return n1;//返回n1指针指向的位置
}
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思路二 头插法

如果觉得上面这种思路有点绕的话，可以看看下面这种思路：将原链表的结点，从头到尾一个个地拿下来头插到一个新链表中，这个新链表起始时为一个空链表。

这样依次进行下去，最终就能得到一个“反转后的链表”。

代码实现

struct ListNode {
int val;
struct ListNode *next;
};

struct ListNode* reverseList(struct ListNode* head)
{
struct ListNode* cur = head;//记录当前待头插的结点
struct ListNode* newhead = NULL;//新链表初始时为空
while (cur)//链表中结点头插完毕时停止循环
{
struct ListNode* next = cur->next;//记录下一个待头插的结点
cur->next = newhead;//将结点头插至新链表
newhead = cur;//新链表头指针后移
cur = next;//指向下一个待头插的结点
}
return newhead;//返回反转后的头指针
}
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2.总结：

今天我们通过两种思路分析并完成反转链表这道链表OJ题目，也更加深层次了解和使用了头插法这个思路，在之后的题目中将再次出现它的使用。希望我的文章和讲解能对大家的学习提供一些帮助。

当然，本文仍有许多不足之处，欢迎各位小伙伴们随时私信交流、批评指正！我们下期见~