单链表反转/逆序的两种方法
2012-07-05 00:00
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前面我们大约把单链表 ADT 的基本操作都过了一遍,但是这还不够。单链表在面试与笔试中出现的几率很高,接下来我们再花点时间把常见的单链表面试题尽可能过一遍,彻底掌握单链表~
那开始我们的第一个面试题?不妨做做“单链表反转”,或者说“单链表逆序”吧?还是基于前面的例子。
究竟要如何反转呢?我们不妨拿一个例子来说明一下算法。
我先画一个单链表,这个单链表有4个元素。我的思路就是,每次把第二个元素提到最前面来。比如下面是第一次交换,我们先让头结点的next域指向结点a2,再让结点a1的next域指向结点a3,最后将结点a2的next域指向结点a1,就完成了第一次交换。
![](https://oscdn.geek-share.com/Uploads/Images/Content/201505/41dfb6b2efa41ed6b912d82bc355ce66.jpg)
[align=center]第一次交换[/align]
然后进行相同的交换将结点a3移动到结点a2的前面,然后再将结点a4移动到结点a3的前面就完成了反转。
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[align=center]第二次交换[/align]
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[align=center]第三次交换[/align]
思路有了,那就可以写代码了。这里我们需要额外的两个工作指针来辅助交换。这个下面的步骤慢慢理解下,结合图片。注意结点之间的关系要先断再连。
步骤:
定义当前结点 current,初始值为首元结点,current = L->next;
定义当前结点的后继结点 pnext, pnext = current->next;
只要 pnext 存在,就执行以下循环:
定义新节点 prev,它是 pnext的后继结点,prev = pnext->next;
把pnext的后继指向current, pnext->next = current;
此时,pnext 实际上已经到了 current 前一位成为新的current,所以这个时候 current 结点实际上成为新的 pnext,current = pnext;
此时,新的 current 就是 pnext,current = pnext;
而新的 pnext 就是 prev,pnext = prev;
最后将头结点与 current 重新连上即可,L->next = current;
函数设计如下:
其实在你写函数的时候,我也写了个函数,也能运行。思路也差不多,不过你的current一直是表的第一个结点,我这里的current始终是首元结点的值,我的函数需要每次对pnext重新赋值。一会解释下。
p = current->next; p 就相当于前面的 pnext。(图1中a2即为p)
current->next = p->next; p->next 就相当于 prev的角色,这句代码意思是 current 的后继指向 prev.(相当于图1中a1->next = a3(a2->next))
p->next = L->next; 这句就是 p 的后继直接指向首元节点。(相当于图1中a2->next = a1)
L->next = p; 然后再将头结点指向 p。(相当于图1中L->next = a2)
参照图就很容易理解上面的步骤了。我觉得我这么写比你的清晰一些。我先将current指向prev,再将pnext指向current,最后将头结点指向pnext。
这个是程序运行的结果。
最后附上完整代码,反转有两个函数。
方法1,current始终保持在第一位,pnext与prev遍历并完成交换。
方法2,current始终是原链表的第一个数,然后把pnext不断移动到首位。
第01话:线性表的概念与定义
第02话:线性表的抽象数据类型ADT定义
第03话:线性表的顺序存储结构
第04话:线性表的初始化
第05话:线性表的遍历、插入操作
第06话:判断线性表是否为空与置空操作
第07话:线性表的查找操作
第08话:线性表删除某个元素
线性表顺序存储的优缺点
线性表链式存储结构的由来与基本概念
单链表的头指针、头结点与首元结点
单链表的结构体定义与声明
单链表的初始化
单链表的插入与遍历操作
单链表的删除某个元素的操作
获取单链表中的指定位置的元素
查找某数在单链表中的位置
用头插法实现单链表整表创建
用尾插法实现单链表整表创建
将单链表重置为空表
单链表反转/逆序的两种方法
单链表反转/逆序的第三种方法
求单链表倒数第N个数
用标尺法快速找到单链表的中间结点
如何判断链表是否有环的存在
单链表建环,无环链表变有环
删除单链表中的重复元素
那开始我们的第一个面试题?不妨做做“单链表反转”,或者说“单链表逆序”吧?还是基于前面的例子。
究竟要如何反转呢?我们不妨拿一个例子来说明一下算法。
我先画一个单链表,这个单链表有4个元素。我的思路就是,每次把第二个元素提到最前面来。比如下面是第一次交换,我们先让头结点的next域指向结点a2,再让结点a1的next域指向结点a3,最后将结点a2的next域指向结点a1,就完成了第一次交换。
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[align=center]第一次交换[/align]
然后进行相同的交换将结点a3移动到结点a2的前面,然后再将结点a4移动到结点a3的前面就完成了反转。
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[align=center]第二次交换[/align]
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[align=center]第三次交换[/align]
思路有了,那就可以写代码了。这里我们需要额外的两个工作指针来辅助交换。这个下面的步骤慢慢理解下,结合图片。注意结点之间的关系要先断再连。
步骤:
定义当前结点 current,初始值为首元结点,current = L->next;
定义当前结点的后继结点 pnext, pnext = current->next;
只要 pnext 存在,就执行以下循环:
定义新节点 prev,它是 pnext的后继结点,prev = pnext->next;
把pnext的后继指向current, pnext->next = current;
此时,pnext 实际上已经到了 current 前一位成为新的current,所以这个时候 current 结点实际上成为新的 pnext,current = pnext;
此时,新的 current 就是 pnext,current = pnext;
而新的 pnext 就是 prev,pnext = prev;
最后将头结点与 current 重新连上即可,L->next = current;
函数设计如下:
/* 单链表反转/逆序 */ 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("交换后:current = %d,next = %d \n",current->data,current->next->data); } //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; }
其实在你写函数的时候,我也写了个函数,也能运行。思路也差不多,不过你的current一直是表的第一个结点,我这里的current始终是首元结点的值,我的函数需要每次对pnext重新赋值。一会解释下。
Status ListReverse2(LinkList L) { LinkList current, p; if (L == NULL) { return NULL; } current = L->next; while (current->next != NULL) { p = current->next; current->next = p->next; p->next = L->next; L->next = p; } return L; }
p = current->next; p 就相当于前面的 pnext。(图1中a2即为p)
current->next = p->next; p->next 就相当于 prev的角色,这句代码意思是 current 的后继指向 prev.(相当于图1中a1->next = a3(a2->next))
p->next = L->next; 这句就是 p 的后继直接指向首元节点。(相当于图1中a2->next = a1)
L->next = p; 然后再将头结点指向 p。(相当于图1中L->next = a2)
参照图就很容易理解上面的步骤了。我觉得我这么写比你的清晰一些。我先将current指向prev,再将pnext指向current,最后将头结点指向pnext。
这个是程序运行的结果。
整体创建L的元素(头插法): // 原链表,current = 68, pnext = 55,68指向18,55指向18,头结点指向55 -> 68 -> 55 -> 18 -> 45 -> 41 -> 43 -> 5 -> 28 -> 80 -> 67 // 第一次交换后,原链表变成这样 -> 55 -> 68 -> 18 -> 45 -> 41 -> 43 -> 5 -> 28 -> 80 -> 67 // 进行第二次交换,pnext = 18,68指向45,18变成头结点 -> 18 -> 55 -> 68 -> 45 -> 41 -> 43 -> 5 -> 28 -> 80 -> 67 // 进行第三次交换,pnext = current->next = 45,68指向41,45变成头结点 -> 45 -> 18 -> 55 -> 68 -> 41 -> 43 -> 5 -> 28 -> 80 -> 67 // …… -> 41 -> 45 -> 18 -> 55 -> 68 -> 43 -> 5 -> 28 -> 80 -> 67 -> 43 -> 41 -> 45 -> 18 -> 55 -> 68 -> 5 -> 28 -> 80 -> 67 -> 5 -> 43 -> 41 -> 45 -> 18 -> 55 -> 68 -> 28 -> 80 -> 67 -> 28 -> 5 -> 43 -> 41 -> 45 -> 18 -> 55 -> 68 -> 80 -> 67 -> 80 -> 28 -> 5 -> 43 -> 41 -> 45 -> 18 -> 55 -> 68 -> 67 // current 68 没有后继,反转结束 -> 67 -> 80 -> 28 -> 5 -> 43 -> 41 -> 45 -> 18 -> 55 -> 68 反转L后 -> 67 -> 80 -> 28 -> 5 -> 43 -> 41 -> 45 -> 18 -> 55 -> 68
最后附上完整代码,反转有两个函数。
方法1,current始终保持在第一位,pnext与prev遍历并完成交换。
方法2,current始终是原链表的第一个数,然后把pnext不断移动到首位。
#include "stdio.h" #define OK 1 #define ERROR 0 #define TRUE 1 #define FALSE 0 #define MAXSIZE 20 /* 存储空间初始分配量 */ 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; /* 定义LinkList */ typedef struct Node *LinkList; /* 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:将L重置为空表 */ Status ClearList(LinkList *L) { LinkList p,q; p=(*L)->next; /* p指向第一个结点 */ while(p) /* 没到表尾 */ { q=p->next; free(p); p=q; } (*L)->next=NULL; /* 头结点指针域为空 */ return OK; } /* 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; } Status visit(ElemType c) { printf("-> %d ",c); return OK; } /* 初始条件:顺序线性表L已存在,1≤i≤ListLength(L) */ /* 操作结果:用e返回L中第i个数据元素的值 */ Status GetElem(LinkList L,int i,ElemType *e) { int j; LinkList p; /* 声明一结点p */ p = L->next; /* 让p指向链表L的第一个结点 */ j = 1; /* j为计数器 */ while (p && j next; /* 让p指向下一个结点 */ ++j; } if ( !p || j>i ) return ERROR; /* 第i个元素不存在 */ *e = p->data; /* 取第i个元素的数据 */ return OK; } /* 初始条件:顺序线性表L已存在 */ /* 操作结果:返回L中第1个与e满足关系的数据元素的位序。 */ /* 若这样的数据元素不存在,则返回值为0 */ int LocateElem(LinkList L,ElemType e) { int i=0; LinkList p=L->next; while(p) { i++; if(p->data==e) /* 找到这样的数据元素 */ return i; p=p->next; } return 0; } /* 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 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 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:在L中第i个位置之前插入新的数据元素e,L的长度加1 */ Status ListInsert(LinkList *L,int i,ElemType e) { int j; LinkList p,s; p = *L; /* 声明一个结点 p,指向头结点 */ j = 1; while (p && j next; ++j; } if (!p || j > i) return ERROR; /* 第i个元素不存在 */ s = (LinkList)malloc(sizeof(Node)); /* 生成新结点(C语言标准函数) */ s->data = e; s->next = p->next; /* 将p的后继结点赋值给s的后继 */ p->next = s; /* 将s赋值给p的后继 */ return OK; } /* 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 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; } /* 单链表反转/逆序 */ 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; } Status ListReverse2(LinkList L) { LinkList current, p; if (L == NULL) { return NULL; } current = L->next; while (current->next != NULL) { p = current->next; current->next = p->next; p->next = L->next; L->next = p; ListTraverse(L); printf("current = %d, \n", current -> data); } return L; } int main() { LinkList L; Status i; int j,k,pos,value; char opp; ElemType e; i=InitList(&L); printf("链表L初始化完毕,ListLength(L)=%d\n",ListLength(L)); printf("\n1.整表创建(头插法) \n2.整表创建(尾插法) \n3.遍历操作 \n4.插入操作"); printf("\n5.删除操作 \n6.获取结点数据 \n7.查找某个数是否在链表中 \n8.置空链表"); printf("\n9.链表反转逆序"); printf("\n0.退出 \n请选择你的操作:\n"); while(opp != '0'){ scanf("%c",&opp); switch(opp){ case '1': CreateListHead(&L,10); printf("整体创建L的元素(头插法):\n"); ListTraverse(L); printf("\n"); break; case '2': CreateListTail(&L,10); printf("整体创建L的元素(尾插法):\n"); ListTraverse(L); printf("\n"); break; case '3': ListTraverse(L); printf("\n"); break; case '4': printf("要在第几个位置插入元素?"); scanf("%d",&pos); printf("插入的元素值是多少?"); scanf("%d",&value); ListInsert(&L,pos,value); ListTraverse(L); printf("\n"); break; case '5': printf("要删除第几个元素?"); scanf("%d",&pos); ListDelete(&L,pos,&e); printf("删除第%d个元素成功,现在链表为:\n", pos); ListTraverse(L); printf("\n"); break; case '6': printf("你需要获取第几个元素?"); scanf("%d",&pos); GetElem(L,pos,&e); printf("第%d个元素的值为:%d\n", pos, e); printf("\n"); break; case '7': printf("输入你需要查找的数:"); scanf("%d",&pos); k=LocateElem(L,pos); if(k) printf("第%d个元素的值为%d\n",k,pos); else printf("没有值为%d的元素\n",pos); printf("\n"); break; case '8': i=ClearList(&L); printf("\n清空L后:ListLength(L)=%d\n",ListLength(L)); ListTraverse(L); printf("\n"); break; case '9': ListReverse2(L); printf("\n反转L后\n"); ListTraverse(L); printf("\n"); break; case '0': exit(0); } } }
延伸阅读
此文章所在专题列表如下:第01话:线性表的概念与定义
第02话:线性表的抽象数据类型ADT定义
第03话:线性表的顺序存储结构
第04话:线性表的初始化
第05话:线性表的遍历、插入操作
第06话:判断线性表是否为空与置空操作
第07话:线性表的查找操作
第08话:线性表删除某个元素
线性表顺序存储的优缺点
线性表链式存储结构的由来与基本概念
单链表的头指针、头结点与首元结点
单链表的结构体定义与声明
单链表的初始化
单链表的插入与遍历操作
单链表的删除某个元素的操作
获取单链表中的指定位置的元素
查找某数在单链表中的位置
用头插法实现单链表整表创建
用尾插法实现单链表整表创建
将单链表重置为空表
单链表反转/逆序的两种方法
单链表反转/逆序的第三种方法
求单链表倒数第N个数
用标尺法快速找到单链表的中间结点
如何判断链表是否有环的存在
单链表建环,无环链表变有环
删除单链表中的重复元素
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