Example007
原文链接：Example007
题目
有一个线性表，采用带头结点的单链表 L 来存储。设计一个算法将其逆置。要求不能建立新结点，只能通过表中已有结点的重新组合来完成。
分析
本题考查的知识点：
- 单链表
- 头插法创建单链表
分析：
- 本题考查的是不在创建一条新链表的情况下完成链表的逆置，所以要利用原链表的头节点。但仍然会需要额外的空间。
- 本题涉及建立链表的头插法。头插法完成后，链表中的元素顺序和原数组中元素的顺序相反。
- 这里可以将 L 中的元素作为逆转后 L 的元素来源，即将
L->next设置为空，然后将头结点后的一串结点用头插法逐个插入 L 中，这样新的L中的元素顺序正好是逆序的。
图解
C实现
核心代码：
/**
* 逆置单链表
* @param list 原单链表
*/
void inversion(LNode **list) {
// 原单链表的第一个节点
LNode *node = (*list)->next;
// 重新初始化原链表，即将原链表的头节点的 next 指针指向 null，故称为新链表
(*list)->next = NULL;
// 循环遍历原链表，将原链表所有节点使用头插法插入到新链表中
while (node != NULL) {
// 保存当前节点的后继节点，如果不保存的话，插入操作会把原链表的节点给覆盖掉
LNode *temp = node->next;
// 把当前节点 node 当作一个新节点来插入。将 node 节点的 next 指针指向新链表的第一个节点
node->next = (*list)->next;
// 将新链表的头节点的 next 指针指向 node 节点，即让 node 节点成为新链表的第一个节点
(*list)->next = node;
// 继续原链表的下一个节点
node = temp;
}
}
完整代码：
#include <stdio.h>
#include <malloc.h>
/**
* 单链表节点
*/
typedef struct LNode {
/**
* 单链表节点的数据域
*/
int data;
/**
* 单链表节点的的指针域，指向当前节点的后继节点
*/
struct LNode *next;
} LNode;
/**
* 通过尾插法创建单链表
* @param list 单链表
* @param nums 创建单链表时插入的数据数组
* @param n 数组长度
* @return 创建好的单链表
*/
LNode *createByTail(LNode **list, int nums[], int n) {
// 1.初始化单链表
// 创建链表必须要先初始化链表，也可以选择直接调用 init() 函数
*list = (LNode *) malloc(sizeof(LNode));
(*list)->next = NULL;
// 尾插法，必须知道链表的尾节点（即链表的最后一个节点），初始时，单链表的头结点就是尾节点
// 因为在单链表中插入节点我们必须知道前驱节点，而头插法中的前驱节点一直是头节点，但尾插法中要在单链表的末尾插入新节点，所以前驱节点一直都是链表的最后一个节点，而链表的最后一个节点由于链表插入新节点会一直变化
LNode *node = (*list);
// 2.循环数组，将所有数依次插入到链表的尾部
for (int i = 0; i < n; i++) {
// 2.1 创建新节点，并指定数据域和指针域
// 2.1.1 创建新节点，为其分配空间
LNode *newNode = (LNode *) malloc(sizeof(LNode));
// 2.1.2 为新节点指定数据域
newNode->data = nums[i];
// 2.1.3 为新节点指定指针域，新节点的指针域初始时设置为 null
newNode->next = NULL;
// 2.2 将新节点插入到单链表的尾部
// 2.2.1 将链表原尾节点的 next 指针指向新节点
node->next = newNode;
// 2.2.2 将新节点置为新的尾节点
node = newNode;
}
return *list;
}
/**
* 逆置单链表
* @param list 原单链表
*/
void inversion(LNode **list) {
// 原单链表的第一个节点
LNode *node = (*list)->next;
// 重新初始化原链表，即将原链表的头节点的 next 指针指向 null，故称为新链表
(*list)->next = NULL;
// 循环遍历原链表，将原链表所有节点使用头插法插入到新链表中
while (node != NULL) {
// 保存当前节点的后继节点，如果不保存的话，插入操作会把原链表的节点给覆盖掉
LNode *temp = node->next;
// 把当前节点 node 当作一个新节点来插入。将 node 节点的 next 指针指向新链表的第一个节点
node->next = (*list)->next;
// 将新链表的头节点的 next 指针指向 node 节点，即让 node 节点成为新链表的第一个节点
(*list)->next = node;
// 继续原链表的下一个节点
node = temp;
}
}
/**
* 打印链表的所有节点
* @param list 单链表
*/
void print(LNode *list) {
printf("[");
// 链表的第一个节点
LNode *node = list->next;
// 循环单链表所有节点，打印值
while (node != NULL) {
printf("%d", node->data);
if (node->next != NULL) {
printf(", ");
}
node = node->next;
}
printf("]\n");
}
int main() {
// 声明单链表
LNode *list;
// 创建单链表
int nums[] = {1, 2, 3, 4, 5, 6};
int n = 6;
createByTail(&list, nums, n);
print(list);
// 逆置链表
inversion(&list);
print(list);
}
执行结果：
[1, 2, 3, 4, 5, 6]
[6, 5, 4, 3, 2, 1]
注意：在数据结构题目中更倾向于使用 *& 引用来修改单链表，而不是使用指向指针的指针 **。尽管那属于 C++ 中的知识。
#include <stdio.h>
#include <malloc.h>
/**
* 单链表节点
*/
typedef struct LNode {
/**
* 单链表节点的数据域
*/
int data;
/**
* 单链表节点的的指针域，指向当前节点的后继节点
*/
struct LNode *next;
} LNode;
/**
* 使用尾插法创建单链表
* @param list 单链表
* @param nums 待插入到单链表中的数组
* @param n 数组长度
*/
void createByTail(LNode *&list, int nums[], int n) {
// 初始化单链表
list = (LNode *) malloc(sizeof(LNode) * n);
list->next = NULL;
// 链表的尾节点，初始时链表的尾节点就是头节点
LNode *tailNode = list;
// 循环数组 nums 中所有数据
for (int i = 0; i < n; i++) {
// 创建新节点并指定数据域和指针域
LNode *newNode = (LNode *) malloc(sizeof(LNode));
newNode->data = nums[i];
newNode->next = NULL;
// 将新节点插入到链表的尾部
tailNode->next = newNode;
tailNode = newNode;
}
}
/**
* 逆置单链表
* @param list 原单链表
*/
void inversion(LNode *&list) {
// 原单链表的第一个节点
LNode *node = list->next;
// 重新初始化原链表，即将原链表的头节点的 next 指针指向 null，故称为新链表
list->next = NULL;
// 循环遍历原链表，将原链表所有节点使用头插法插入到新链表中
while (node != NULL) {
// 保存当前节点的后继节点，如果不保存的话，插入操作会把原链表的节点给覆盖掉
LNode *temp = node->next;
// 把当前节点 node 当作一个新节点来插入。将 node 节点的 next 指针指向新链表的第一个节点
node->next = list->next;
// 将新链表的头节点的 next 指针指向 node 节点，即让 node 节点成为新链表的第一个节点
list->next = node;
// 继续原链表的下一个节点
node = temp;
}
}
/**
* 打印链表的所有节点
* @param list 单链表
*/
void print(LNode *list) {
printf("[");
// 链表的第一个节点
LNode *node = list->next;
// 循环单链表所有节点，打印值
while (node != NULL) {
printf("%d", node->data);
if (node->next != NULL) {
printf(", ");
}
node = node->next;
}
printf("]\n");
}
int main() {
// 声明单链表
LNode *list;
// 创建单链表
int nums[] = {1, 2, 3, 4, 5, 6};
int n = 6;
createByTail(list, nums, n);
print(list);
// 逆置链表
inversion(list);
print(list);
}
Java实现
核心代码：
/**
* 逆置单链表
*/
public void inversion() {
// 单链表的第一个节点
LNode node = list.next;
// 将单链表头节点的 next 指针指向 null，为了在头节点后面插入新节点，相当于重新进行了初始化，此时称 list 为新链表
list.next = null;
// 循环遍历原链表所有节点，利用头插法，将节点重新插入，就完成了链表的逆置
while (node != null) {
// 临时记录当前节点的后继节点
LNode temp = node.next;
// 将当前节点的 next 指向新链表的第一个节点。这里把当前节点 node 当作一个新节点来处理，其实就是头插法
node.next = list.next;
// 将新链表头节点的 next 指针指向当前节点
list.next = node;
// 继续下一个节点
node = temp;
}
}
完整代码：
/**
* @author lcl100
* @desc （带头结点的）单链表
* @create 2022-03-01 20:58
*/
public class LinkedList {
/**
* 单链表
*/
private LNode list;
/**
* 通过尾插法创建单链表
*
* @param nums 创建单链表时插入的数据
* @return 创建好的单链表
*/
public LNode createByTail(int... nums) {
// 1.初始化单链表
// 创建链表必须要先初始化链表，也可以选择直接调用 init() 函数
list = new LNode();
list.next = null;
// 尾插法，必须知道链表的尾节点（即链表的最后一个节点），初始时，单链表的头结点就是尾节点
// 因为在单链表中插入节点我们必须知道前驱节点，而头插法中的前驱节点一直是头节点，但尾插法中要在单链表的末尾插入新节点，所以前驱节点一直都是链表的最后一个节点，而链表的最后一个节点由于链表插入新节点会一直变化
LNode tailNode = list;
// 2.循环数组，将所有数依次插入到链表的尾部
for (int i = 0; i < nums.length; i++) {
// 2.1 创建新节点，并指定数据域和指针域
// 2.1.1 创建新节点，为其分配空间
LNode newNode = new LNode();
// 2.1.2 为新节点指定数据域
newNode.data = nums[i];
// 2.1.3 为新节点指定指针域，新节点的指针域初始时设置为 null
newNode.next = null;
// 2.2 将新节点插入到单链表的尾部
// 2.2.1 将链表原尾节点的 next 指针指向新节点
tailNode.next = newNode;
// 2.2.2 将新节点置为新的尾节点
tailNode = newNode;
}
return list;
}
/**
* 逆置单链表
*/
public void inversion() {
// 单链表的第一个节点
LNode node = list.next;
// 将单链表头节点的 next 指针指向 null，为了在头节点后面插入新节点，相当于重新进行了初始化，此时称 list 为新链表
list.next = null;
// 循环遍历原链表所有节点，利用头插法，将节点重新插入，就完成了链表的逆置
while (node != null) {
// 临时记录当前节点的后继节点
LNode temp = node.next;
// 将当前节点的 next 指向新链表的第一个节点。这里把当前节点 node 当作一个新节点来处理，其实就是头插法
node.next = list.next;
// 将新链表头节点的 next 指针指向当前节点
list.next = node;
// 继续下一个节点
node = temp;
}
}
/**
* 打印单链表所有节点
*/
public void print() {
// 链表的第一个节点
LNode node = list.next;
// 循环打印
String str = "[";
while (node != null) {
// 拼接节点的数据域
str += node.data;
// 只要不是最后一个节点，那么就在每个节点的数据域后面添加一个分号，用于分隔字符串
if (node.next != null) {
str += ", ";
}
// 继续链表的下一个节点
node = node.next;
}
str += "]";
// 打印链表
System.out.println(str);
}
}
/**
* 单链表的节点
*/
class LNode {
/**
* 链表的数据域，暂时指定为 int 类型，因为 Java 支持泛型，可以指定为泛型，就能支持更多的类型了
*/
int data;
/**
* 链表的指针域，指向该节点的下一个节点
*/
LNode next;
}
测试代码：
/**
* @author lcl100
* @desc 单链表测试类
* @create 2022-03-01 20:59
*/
public class LinkedListTest {
public static void main(String[] args) throws Exception {
// 创建单链表
LinkedList list = new LinkedList();
list.createByTail(1, 2, 3, 4, 5, 6);
list.print();
// 将单链表逆置
list.inversion();
list.print();
}
}
执行结果：
[1, 2, 3, 4, 5, 6]
[6, 5, 4, 3, 2, 1]
