剑指offer_面试题16_反转链表（两种方法）

题目：定义一个函数，输入一个链表的头结点，反转该链表并输出反转后链表的头结点。

在解决问题前，先想好测试用例：

1、功能测试：输入的链表含有多个结点，链表中只有一个结点

2、特殊输入测试：头结点为 NULL指针

解决这个问题有两种方式：

前提：

这两种方式 是以 头结点并不是第一个数据节点 为基准 表示的。

这种方式，头结点并不保存链表的结点数据，其数据位只保存链表结点总数。

在输出链表时，从头结点后的第一个数据结点开始输出，并不输出头结点。

方法：

1、头插法：将头结点后的链中结点 从前向后一个个断开，并依次以头插法插入在头结点后，这样也相当于完成了链表的反转，链表的头结点依然是原头结点。

2、逆转指针：即书上所阐述的方法。这种方法比较直观，将每个结点的指向翻转过来，原来指向后一结点的，现在指向前一个结点。

对于第二种方法，可以对照下图来理解：

图中阐述了一般情况下，即在链表中间，反转一个结点的步骤。其他结点反转的方式相同。

算法如下：

#include <iostream>

using namespace std;

typedef struct Node{
    int m_nValue;
    struct Node *m_pNext;
}ListNode;

/**创建空链表*/
ListNode * creat_List()
{
    ListNode *pHead;
    pHead = new ListNode;
    pHead->m_nValue = 0;    /**头结点中保存数据节点总数*/
    pHead->m_pNext = NULL;

    return pHead;
}

/**在链表最后插入节点*/
ListNode * insert_Node_behind(ListNode *pHead,int pElem)
{
    if(NULL == pHead)
    {
        cout << "头结点为空" << endl;
        return pHead;
    }

    ListNode *temp, *current;
    current = pHead;
    while(NULL != current->m_pNext)
    {
        current = current->m_pNext;
    }
    temp = new ListNode;
    temp->m_nValue = pElem;
    temp->m_pNext = NULL;
    current->m_pNext = temp;

    pHead->m_nValue += 1;

    return pHead;
}

/**遍历输出链表*/
void show_List(ListNode *pHead)
{
    if(NULL == pHead)
    {
        cout << "头结点为空" << endl;
        return;
    }
    ListNode *temp;
    temp = pHead->m_pNext;

    cout << "该 list 为：" ;
    while(NULL != temp)
    {
        cout << temp->m_nValue << ' ';
        temp = temp->m_pNext;
    }
    cout << endl;
}

/**方法一：将头结点后的链表，一个个断开，以从前往后的方式，用头插法依次接在头结点后*/
ListNode * reverse_List_1(ListNode *pHead)
{
    if(NULL == pHead || NULL == pHead->m_pNext)
    {
        return pHead;
    }

    ListNode *temp, *current;
    current  = pHead->m_pNext;
    pHead->m_pNext = NULL;      /**头结点和后面的结点断开*/

    while(NULL != current)
    {
        temp = current->m_pNext;
        current->m_pNext = pHead->m_pNext;
        pHead->m_pNext = current;
        current = temp;
    }
    return pHead;
}

/**方法二，改变指针方向*/
ListNode *reverse_List_2(ListNode *pHead)
{
    if(NULL == pHead || NULL == pHead->m_pNext)
    {
        return pHead;
    }

    ListNode *pPre, *pCurr, *pNex;
    //ListNode *temp = pHead;

    /**设定三个指针的初始状态*/
    pCurr = pHead->m_pNext;    /**保存当前结点*/
    pNex = pCurr->m_pNext;     /**保存当前结点的下一结点*/
    pPre = NULL;               /**保存当前结点的前一结点*/

    //pHead->m_pNext = NULL;
    //pHead = NULL;


    while(NULL != pNex)
    {
        pCurr->m_pNext = pPre; /*反转步骤*/

        pPre = pCurr;          /*更新步骤*/
        pCurr = pNex;
        pNex = pNex->m_pNext;
    }

    pCurr->m_pNext = pPre;       /*将最后一个节点指向它的前一结点，防止链表断裂*/
    /** pNex = pPre;   pCurr->m_pNext 和 pNex 虽然指的位置相同，但是并不是同一个指针，如果这样写会连接不起来 */
    pHead->m_pNext = pCurr;      /**将倒序后的结点链表，从新接头结点后，这样反转后的头结点依然是原来的头结点，而第一个数据结点则变成了原来的尾结点*/

    return pHead;
}

int main()
{
    int n_of_list = 6;
    int i = 1;
    ListNode *pHead;
    pHead = creat_List();
    while(n_of_list > 0)
    {
        insert_Node_behind(pHead,i++);
        n_of_list--;
    }
    show_List(pHead);

    reverse_List_1(pHead);
    show_List(pHead);

    reverse_List_2(pHead);
    show_List(pHead);
    
    return 0;
}

结果如下：

以下是链表多结点情况，对于其他情况的测试（如单个结点，NULL指针等），可以改变代码中的数据，来测试。

/*点滴积累，我的一小步O(∩_∩)O~*/