结构之美：单链表逆序

题目：已知单向链表的头结点head，写一个函数把这个链表逆序 (Intel)

这个题目算是考察数据结构的最基础的题目了，下面我们一步步解析这个算法步骤。

假设需要逆序的单链表为：



则逆序以后的链表为：



首先我们创建一个新结点 current p1，并且让它指向首元结点，即 current p1 = L -> next;

然后我们创建另外一个新结点 pnext p2，用来保存当前节点的下一个节点，即 pnext p2 = current p1 -> next;

current p1 -> next 一旦将值赋给 pnext p2 之后，就可以将其置空，current p1 ->next = NULL;，因为它是倒序后的尾结点，所以为空。

具体请看下图：



经过上面的处理，链表变成下图所示。



这时候我们需要新建一个结点 prev p3 用于保存 pnext p2 -> next，因为这个值将是新链表 current p1 的前驱，所以有语句 prev p3 = pnext p2 -> next。

我们的目的是将 current p1 这个保存当前结点的元素移向后一个结点，同时把pnext也向后一位，其实就是要把 pnext p2 的值赋给 current p1，还有prev p3的值赋给pnext p2，所以可以这样：

先把pnext p2的值赋给prev p3，即 prev = pnext->next;

然后用pnext->next保存current的值，即pnext->next = current;

这个时候current = pnext;就可以把current向后移动一位

而pnext也可以借机获取prev的值从而也向后移动一位，pnext = prev;

循环一次修改以后的单链表如下：



重复上面循环步骤



循环一次修改以后的单链表如下：



最后将header->next指向 current p1，完成整个单链表的逆序。



让 current 始终保存当前链表当前位置，pnext保存下一个结点位置，重复循环即可。

具体代码为：

Status ListReverse(LinkList L)
{
    LinkList current,pnext,prev;
    if(L == NULL || L->next == NULL)
        return L;
    current = L->next;                           //p1指向链表头节点的下一个节点
    pnext = current->next;
    current->next = NULL;
    while(pnext)
    {
        prev = pnext->next;
        pnext->next = current;
        current = pnext;
        pnext = prev;
    }
    printf("current = %d,next = %d \n",current->data,current->next->data);
    L->next = current;                           //将链表头节点指向p1
    return L;
}

完整可执行代码：

#include "stdio.h"

#define OK 1
#define ERROR 0
#define TRUE 1
#define FALSE 0

typedef int Status;/* Status是函数的类型,其值是函数结果状态代码，如OK等 */
typedef int ElemType;/* ElemType类型根据实际情况而定，这里假设为int */

typedef struct Node
{
    ElemType data;
    struct Node *next;
}Node;
typedef struct Node *LinkList; /* 定义LinkList */

Status visit(ElemType c)
{
    printf("%d ",c);
    return OK;
}

/* 初始化顺序线性表 */
Status InitList(LinkList *L)
{
    *L=(LinkList)malloc(sizeof(Node)); /* 产生头结点,并使L指向此头结点 */
    if(!(*L)) /* 存储分配失败 */
            return ERROR;
    (*L)->next=NULL; /* 指针域为空 */

    return OK;
}

/* 初始条件：顺序线性表L已存在。操作结果：返回L中数据元素个数 */
int ListLength(LinkList L)
{
    int i=0;
    LinkList p=L->next; /* p指向第一个结点 */
    while(p)
    {
        i++;
        p=p->next;
    }
    return i;
}

/* 初始条件：顺序线性表L已存在 */
/* 操作结果：依次对L的每个数据元素输出 */
Status ListTraverse(LinkList L)
{
    LinkList p=L->next;
    while(p)
    {
        visit(p->data);
        p=p->next;
    }
    printf("\n");
    return OK;
}

/*  随机产生n个元素的值，建立带表头结点的单链线性表L（头插法） */
void CreateListHead(LinkList *L, int n)
{
	LinkList p;
	int i;
	srand(time(0));                         /* 初始化随机数种子 */
	*L = (LinkList)malloc(sizeof(Node));
	(*L)->next = NULL;                      /*  先建立一个带头结点的单链表 */
	for (i=0; i < n; i++)
	{
		p = (LinkList)malloc(sizeof(Node)); /*  生成新结点 */
		p->data = rand()%100+1;             /*  随机生成100以内的数字 */
		p->next = (*L)->next;
		(*L)->next = p;						/*  插入到表头 */
	}
}

/*  随机产生n个元素的值，建立带表头结点的单链线性表L（尾插法） */
void CreateListTail(LinkList *L, int n)
{
	LinkList p,r;
	int i;
	srand(time(0));                      /* 初始化随机数种子 */
	*L = (LinkList)malloc(sizeof(Node)); /* L为整个线性表 */
	r=*L;                                /* r为指向尾部的结点 */
	for (i=0; i < n; i++)
	{
		p = (Node *)malloc(sizeof(Node)); /*  生成新结点 */
		p->data = rand()%100+1;           /*  随机生成100以内的数字 */
		r->next=p;                        /* 将表尾终端结点的指针指向新结点 */
		r = p;                            /* 将当前的新结点定义为表尾终端结点 */
	}
	r->next = NULL;                       /* 表示当前链表结束 */
}

/* 初始条件：顺序线性表L已存在，1≤i≤ListLength(L) */
/* 操作结果：删除L的第i个数据元素，并用e返回其值，L的长度减1 */
Status ListDelete(LinkList *L,int i,ElemType *e)
{
	int j;
	LinkList p,q;
	p = *L;
	j = 1;
	while (p->next && j < i)	/* 遍历寻找第i个元素 */
	{
        p = p->next;
        ++j;
	}
	if (!(p->next) || j > i)
	    return ERROR;           /* 第i个元素不存在 */
	q = p->next;
	p->next = q->next;			/* 将q的后继赋值给p的后继 */
	*e = q->data;               /* 将q结点中的数据给e */
	free(q);                    /* 让系统回收此结点，释放内存 */
	return OK;
}
Status ListReverse(LinkList L)
{
    LinkList current,pnext,prev;
    if(L == NULL || L->next == NULL)
        return L;
    current = L->next;                           //p1指向链表头节点的下一个节点
    pnext = current->next;
    current->next = NULL;
    while(pnext)
    {
        prev = pnext->next;
        pnext->next = current;
        current = pnext;
        pnext = prev;
    }
    printf("current = %d,next = %d \n",current->data,current->next->data);
    L->next = current;                           //将链表头节点指向p1
    return L;
}
int main()
{
    LinkList L;
    Status i;
    char opp;
    ElemType e;
    int find;
    int tmp;

    i=InitList(&L);
    printf("初始化L后：ListLength(L)=%d\n",ListLength(L));

    printf("\n1.查看链表 \n2.创建链表（尾插法） \n3.链表长度 \n4.链表逆序 \n0.退出 \n请选择你的操作：\n");
    while(opp != '0'){
        scanf("%c",&opp);
        switch(opp){
            case '1':
                ListTraverse(L);
                printf("\n");
                break;

            case '2':
                CreateListTail(&L,20);
                printf("整体创建L的元素(尾插法)：\n");
                ListTraverse(L);
                printf("\n");
                break;

            case '3':
                //clearList(pHead);   //清空链表
                printf("ListLength(L)=%d \n",ListLength(L));
                printf("\n");
                break;

            case '4':
                //printf("需要删除第几个结点？\n");
                //scanf("%d", &find);
                //ListDelete(&L,find,&e);
                ListReverse(L);
                ListTraverse(L);
                printf("\n");
                break;

            case '0':
                exit(0);
        }
    }

}

延伸阅读

此文章所在专题列表如下：

结构之美：定义一个线性表
结构之美：线性表的查找、插入与删除操作
结构之美：线性表的链式存储结构——链表
结构之美：单链表的初始化、创建与遍历
结构之美：单链表的头结点与头指针
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