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单向链表逆序图解

2014-06-19 09:46 423 查看

单链表反转/逆序的两种方法

比较两种思路的差异

在 2012年07月05日那天写的已经有 12799 次阅读了
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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。

[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。

[align=center]第二次交换[/align]

[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：

01	/* 单链表反转/逆序 */

02	Status ListReverse(LinkList L)

04	LinkList current,pnext,prev;

05	if (L == NULL \|\| L->next == NULL)

06	return L;

07	current = L->next; /* p1指向链表头节点的下一个节点 */

08	pnext = current->next;

09	current->next = NULL;

10	while (pnext)

12	prev = pnext->next;

13	pnext->next = current;

14	current = pnext;

15	pnext = prev;

16	printf ( "交换后：current = %d,next = %d \n" ,current->data,current->next->data);

18	//printf("current = %d,next = %d \n",current->data,current->next->data);

19	L->next = current; /* 将链表头节点指向p1 */

20	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。

01	Status ListReverse2(LinkList L)

03	LinkList current, p;

05	if (L == NULL)

<
2075b
/td>

return

NULL;

09	current = L->next;

10	while (current->next != NULL)

12	p = current->next;

13	current->next = p->next;

14	p->next = L->next;

15	L->next = p;

17	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。

01	整体创建L的元素(头插法)：

02	// 原链表，current = 68， pnext = 55，68指向18，55指向18，头结点指向55

03	-> 68 -> 55 -> 18 -> 45 -> 41 -> 43 -> 5 -> 28 -> 80 -> 67

05	// 第一次交换后，原链表变成这样

06	-> 55 -> 68 -> 18 -> 45 -> 41 -> 43 -> 5 -> 28 -> 80 -> 67

07	// 进行第二次交换，pnext = 18，68指向45，18变成头结点

08	-> 18 -> 55 -> 68 -> 45 -> 41 -> 43 -> 5 -> 28 -> 80 -> 67

09	// 进行第三次交换，pnext = current->next = 45，68指向41，45变成头结点

10	-> 45 -> 18 -> 55 -> 68 -> 41 -> 43 -> 5 -> 28 -> 80 -> 67

// ……

12	-> 41 -> 45 -> 18 -> 55 -> 68 -> 43 -> 5 -> 28 -> 80 -> 67

14	-> 43 -> 41 -> 45 -> 18 -> 55 -> 68 -> 5 -> 28 -> 80 -> 67

16	-> 5 -> 43 -> 41 -> 45 -> 18 -> 55 -> 68 -> 28 -> 80 -> 67

18	-> 28 -> 5 -> 43 -> 41 -> 45 -> 18 -> 55 -> 68 -> 80 -> 67

20	-> 80 -> 28 -> 5 -> 43 -> 41 -> 45 -> 18 -> 55 -> 68 -> 67

21	// current 68 没有后继，反转结束

22	-> 67 -> 80 -> 28 -> 5 -> 43 -> 41 -> 45 -> 18 -> 55 -> 68

反转L后

26	-> 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。

001	#include "stdio.h"

003	#define OK 1

004	#define ERROR 0

005	#define TRUE 1

006	#define FALSE 0

008	#define MAXSIZE 20 /* 存储空间初始分配量 */

010	typedef int Status; /* Status是函数的类型,其值是函数结果状态代码，如OK等 */

011	typedef int ElemType; /* ElemType类型根据实际情况而定，这里假设为int */

013	typedef struct Node

015	ElemType data;

016	struct Node *next;

}Node;

018	/* 定义LinkList */

019	typedef struct Node *LinkList;

021	/* 初始化顺序线性表 */

022	Status InitList(LinkList *L)

024	L=(LinkList) malloc ( sizeof (Node)); / 产生头结点,并使L指向此头结点 */

025	if (!(L)) / 存储分配失败 */

027	return ERROR;

029	(L)->next=NULL; / 指针域为空 */

031	return OK;

034	/* 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 */

035	int ListLength(LinkList L)

int

i=0;

038	LinkList p=L->next; /* p指向第一个结点 */

while

(p)

i++;

042	p=p->next;

044	return i;

047	/* 初始条件：顺序线性表L已存在。操作结果：将L重置为空表 */

048	Status ClearList(LinkList *L)

050	LinkList p,q;

051	p=(L)->next; / p指向第一个结点 */

052	while (p) /* 没到表尾 */

054	q=p->next;

free

(p);

p=q;

058	(L)->next=NULL; / 头结点指针域为空 */

059	return OK;

062	/* 初始条件：顺序线性表L已存在 */

063	/* 操作结果：依次对L的每个数据元素输出 */

064	Status ListTraverse(LinkList L)

066	LinkList p=L->next;

while

(p)

069	visit(p->data);

070	p=p->next;

072	printf ( "\n" );

073	return OK;

076	Status visit(ElemType c)

078	printf ( "-> %d " ,c); 原文地址：http://www.nowamagic.net/librarys/veda/detail/2241

079	return OK;

082	/* 初始条件：顺序线性表L已存在，1≤i≤ListLength(L) */

083	/* 操作结果：用e返回L中第i个数据元素的值 */

084	Status GetElem(LinkList L, int i,ElemType *e)

int

j;

087	LinkList p; /* 声明一结点p */

088	p = L->next; /* 让p指向链表L的第一个结点 */

089	j = 1; /* j为计数器 */

090	while (p && j < i) /* p不为空或者计数器j还没有等于i时，循环继续 */

092	p = p->next; /* 让p指向下一个结点 */

++j;

095	if ( !p \|\| j>i )

096	return ERROR; /* 第i个元素不存在 */

097	e = p->data; / 取第i个元素的数据 */

098	return OK;

101	/* 初始条件：顺序线性表L已存在 */

102	/* 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。 */

103	/* 若这样的数据元素不存在，则返回值为0 */

104	int LocateElem(LinkList L,ElemType e)

int

i=0;

107	LinkList p=L->next;

while

(p)

i++;

111	if (p->data==e) /* 找到这样的数据元素 */

112	return i;

113	p=p->next;

116	return 0;

119	/* 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） */

120	void CreateListHead(LinkList *L, int n)

122	LinkList p;

int

i;

124	srand ( time (0)); /* 初始化随机数种子 */

125	*L = (LinkList) malloc ( sizeof (Node));

126	(L)->next = NULL; / 先建立一个带头结点的单链表 */

127	for (i=0; i < n; i++)

129	p = (LinkList) malloc ( sizeof (Node)); /* 生成新结点 */

130	p->data = rand ()%100+1; /* 随机生成100以内的数字 */

131	p->next = (*L)->next;

132	(L)->next = p; / 插入到表头 */

136	/* 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） */

137	void CreateListTail(LinkList *L, int n)

139	LinkList p,r;

int

i;

141	srand ( time (0)); /* 初始化随机数种子 */

142	L = (LinkList) malloc ( sizeof (Node)); / L为整个线性表 */

143	r=L; / r为指向尾部的结点 */

144	for (i=0; i < n; i++)

146	p = (Node ) malloc ( sizeof (Node)); / 生成新结点 */

147	p->data = rand ()%100+1; /* 随机生成100以内的数字 */

148	r->next=p; /* 将表尾终端结点的指针指向新结点 */

149	r = p; /* 将当前的新结点定义为表尾终端结点 */

151	r->next = NULL; /* 表示当前链表结束 */

154	/* 初始条件：顺序线性表L已存在,1≤i≤ListLength(L)， */

155	/* 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 */

156	Status ListInsert(LinkList *L, int i,ElemType e)

int

j;

159	LinkList p,s;

160	p = L; / 声明一个结点 p，指向头结点 */

j = 1;

162	while (p && j < i) /* 寻找第i个结点 */

164	p = p->next;

++j;

167	if (!p \|\| j > i)

168	return ERROR; /* 第i个元素不存在 */

169	s = (LinkList) malloc ( sizeof (Node)); /* 生成新结点(C语言标准函数) */

170	s->data = e;

171	s->next = p->next; /* 将p的后继结点赋值给s的后继 */

172	p->next = s; /* 将s赋值给p的后继 */

173	return OK;

176	/* 初始条件：顺序线性表L已存在，1≤i≤ListLength(L) */

177	/* 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 */

178	Status ListDelete(LinkList L, int i,ElemType e)

int

j;

181	LinkList p,q;

p = *L;

j = 1;

184	while (p->next && j < i) /* 遍历寻找第i个元素 */

186	p = p->next;

++j;

189	if (!(p->next) \|\| j > i)

190	return ERROR; /* 第i个元素不存在 */

191	q = p->next;

192	p->next = q->next; /* 将q的后继赋值给p的后继 */

193	e = q->data; / 将q结点中的数据给e */

194	free (q); /* 让系统回收此结点，释放内存 */

195	return OK;

198	/* 单链表反转/逆序 */

199	Status ListReverse(LinkList L)

201	LinkList current,pnext,prev;

202	if (L == NULL \|\| L->next == NULL)

203	return L;

204	current = L->next; /* p1指向链表头节点的下一个节点 */

205	pnext = current->next;

206	current->next = NULL;

207	while (pnext)

209	prev = pnext->next;

210	pnext->next = current;

211	current = pnext;

212	pnext = prev;

214	//printf("current = %d,next = %d \n",current->data,current->next->data);

215	L->next = current; /* 将链表头节点指向p1 */

216	return L;

219	Status ListReverse2(LinkList L)

221	LinkList current, p;

223	if (L == NULL)

225	return NULL;

227	current = L->next;

228	while (current->next != NULL)

230	p = current->next;

231	current->next = p->next;

232	p->next = L->next;

233	L->next = p;

234	ListTraverse(L);

235	printf ( "current = %d, \n" , current -> data);

237	return L;

240	int main()

242	LinkList L;

Status i;

244	int j,k,pos,value;

245	char opp;

246	ElemType e;

248	i=InitList(&L);

249	printf ( "链表L初始化完毕，ListLength(L)=%d\n" ,ListLength(L));

251	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" );

252	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" );

253	printf ( "\n9.链表反转逆序" );

254	printf ( "\n0.退出 \n请选择你的操作：\n" );

255	while (opp != '0' ){

256	scanf ( "%c" ,&opp);

257	switch (opp){

258	case '1' :

259	CreateListHead(&L,10);

260	printf ( "整体创建L的元素(头插法)：\n" );

261	ListTraverse(L);

262	printf ( "\n" );

break

265	case '2' :

266	CreateListTail(&L,10);

267	printf ( "整体创建L的元素(尾插法)：\n" );

268	ListTraverse(L);

269	printf ( "\n" );

break

272	case '3' :

273	ListTraverse(L);

274	printf ( "\n" );

break

277	case '4' :

278	printf ( "要在第几个位置插入元素？" );

279	scanf ( "%d" ,&pos);

280	printf ( "插入的元素值是多少？" );

281	scanf ( "%d" ,&value);

282	ListInsert(&L,pos,value);

283	ListTraverse(L);

284	printf ( "\n" );

break

287	case '5' :

288	printf ( "要删除第几个元素？" );

289	scanf ( "%d" ,&pos);

290	ListDelete(&L,pos,&e);

291	printf ( "删除第%d个元素成功，现在链表为：\n" , pos);

292	ListTraverse(L);

293	printf ( "\n" );

break

296	case '6' :

297	printf ( "你需要获取第几个元素？" );

298	scanf ( "%d" ,&pos);

299	GetElem(L,pos,&e);

300	printf ( "第%d个元素的值为：%d\n" , pos, e);

301	printf ( "\n" );

break

304	case '7' :

305	printf ( "输入你需要查找的数：" );

306	scanf ( "%d" ,&pos);

307	k=LocateElem(L,pos);

if

(k)

309	printf ( "第%d个元素的值为%d\n" ,k,pos);

else

311	printf ( "没有值为%d的元素\n" ,pos);

312	printf ( "\n" );

break

315	case '8' :

316	i=ClearList(&L);

317	printf ( "\n清空L后：ListLength(L)=%d\n" ,ListLength(L));

318	ListTraverse(L);

319	printf ( "\n" );

break

322	case '9' :

323	ListReverse2(L);

324	printf ( "\n反转L后\n" );

325	ListTraverse(L);

326	printf ( "\n" );

break

329	case '0' :

exit

(0);

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