面試必備 | 不可不會的反轉鏈表

來源:碼農田小齊

反轉鏈表這題真的是面試非常喜歡考的了,這題看起來簡單,但是能用兩種方法一遍 bug free 也是不容易的,面試的時候可以篩下來一大批人,無論是對 junior 還是 senior 面試都很愛考。

今天就帶你梳理清楚思路,思路清楚了才能寫碼如有神

題目

這是從力扣中文站上截下來的,但是這個輸出不太形象。

對鏈表的反轉,並不是要把它實際翻個個,只是動一動 next 指針就好了。

什麼意思呢?

我們先看對數組進行反轉。

數組是一個物理上連續存儲的數據結構,反轉之後原來放 1 的位置就變成了放 5.

但是鏈表並不是,因爲鏈表在物理上是不連續的,它的每個單元 ListNode 是通過 next 指針連接在一起的,而每個 ListNode 之間在內存裏並不一定是挨着的。

所以反轉鏈表,就不是非要把 1 的位置放 5,因爲它們想在哪在哪。

那麼怎麼保證這個順序呢?

  • 就是 next 指針。

沿着 next 指針的方向走下去,就是鏈表的順序。這也就保證了,只要我們拿到了頭節點,就掌控了整個 LinkedList.

那麼題目中的例子,形象點是這個樣子滴:

也就是元素自己不用動,只需要動動小指針,就是反轉了。

遞歸解法

遞歸的三步驟大家還記得嗎?

Base case + 拆解 + 組合

不記得的趕緊在公衆號內回覆「遞歸」二字,獲取遞歸的入門篇詳解。

那麼我們來看這個題的:

base case:

當只有一個 node,或者沒有 node 了唄,也就是

if(node == null || node.next == null) {
  return node;
}

其實呢,只剩一個 node 的時候嚴格來講並不是 base case,而是 corner case,

因爲它本可以再 break down 到 node == null 的,但因爲後面有對 node.next 的 dereference 操作,所以不能省略。

拆解:

遞歸的拆解就是把大問題,分解成小一點點的問題,直到 base case 可以返回,進行第三步的組合。

那麼這裏就是

組合:

組合的意思是,假設我們能夠拿到小問題的解,那麼用小問題的解去構造大問題的解。

那麼這道題如何構造呢?

這裏很明顯,在 2 後面接上 1 就行了。

但是怎麼拿到 2 呢?

別忘了,原問題裏,此時還有 1 指向 2 呢~

也就是 node1.next = node2

然後把 2 指向 1:node2.next = node1

合起來就是:node1.next.next = node1

思路清楚就不繞,看着覺得繞的就是沒想清楚哼~

代碼

遞歸的代碼寫起來都很簡潔:

class Solution {
    public ListNode reverseList(ListNode head) {
        if(head == null || head.next == null) {
            return head;
        }
        ListNode newHead = reverseList(head.next);
        head.next.next = head;
        head.next = null;
        return newHead;
    }
}

時間複雜度

我們在「遞歸」這篇文章裏說過,遞歸的時間複雜度分析方法就是把遞歸樹畫出來,每個節點的時間加起來就行了。

這個遞歸樹是一個很簡單的單項鍊表,每個節點上做的就是那三行代碼,也就是「組合」做的事,即 O(1) 的時間,總共有 n 個節點,那麼總的時間就是 O(n).

空間複雜度

那看遞歸樹也很明顯了,每一層也就用了點小變量,是 O(1),所以總的空間共是 O(n).

Iterative 解法

(誰能告訴我這個中文的專業說法。。

Iterative 的思路就是:
過一遍這個 Linked List,邊過邊把這個 node 的 next 指針指向前面那個 node,直到過完全部。

這樣說太抽象,面試時也是,直接過例子。

那也就是把 1 的 next 指針翻過來指向 NULL;
把 2 的 next 指針翻過來指向 1;
把 3 的 next 指針翻過來指向 2;
...

所以我們還需要一個變量來記錄當前 node 的前一個 node,不妨設爲 prev.

同時呢,一旦我們把指針翻轉過去,後面的那個 node 就丟了有木有!所以還需要有個額外的變量事先記錄下後面的 node,設爲 nxt,這樣纔不至於走丟~

Step1.

翻轉箭頭:把 1 的 next 指針指向 NULL;

這樣子,同時我們也明確了,prev 的初始化應該是 NULL.

然後把這仨變量都移動到下一個位置:

Step2.

翻轉箭頭:把 2 的 next 指針指向 1,

然後三人行:

Step3.

翻轉箭頭:把 3 的 next 指針指向 2,

再齊步走:

Step4.

再把 4 的反過來:

再往後走:

Step5.

再把 5 的 next 反過來:

但是因爲我們的 while 循環包含了

「翻轉箭頭」+「三人行」

兩個步驟,所以還需要走完最後一個三人行,變成:

很多同學搞不清楚這個 while 循環的結束條件,其實很簡單,你就走個例子畫畫圖嘛!

那結束條件就是 curr = null 的時候,
最後返回的是 prev.

好了,看代碼吧:

class Solution {
    public ListNode reverseList(ListNode head) {
        ListNode prev = null;
        ListNode curr = head;

        while(curr != null) {
            ListNode nxt = curr.next;
            curr.next = prev; // 翻轉箭頭
            prev = curr; //三人行
            curr = nxt; //三人行
        }

        return prev;
    }
}

時間複雜度

這裏的時間複雜度很明顯了,就是過了一遍這個鏈表,所以是 O(n).

空間複雜度

空間是 O(1).

精彩推薦
一百期Java面試題彙總SpringBoot內容聚合IntelliJ IDEA內容聚合Mybatis內容聚合

歡迎長按下圖關注公衆號後端技術精選

發表評論
所有評論
還沒有人評論,想成為第一個評論的人麼? 請在上方評論欄輸入並且點擊發布.
相關文章