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数据结构69:链表逆置,链表反转,链表翻转

时间:2018-05-23 11:56:51      阅读:207      评论:0      收藏:0      [点我收藏+]

标签:idt   rap   图片   部分   div   color   示意图   next   count   

链表翻转,简单地理解,就是将链表的头部结点变为链表的尾部结点,与此同时将原链表的尾部结点变成头部结点。如下图所示:


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图 1 链表翻转示意图

提示:H 为头指针,图示中的链表无头结点,头指针直接指向首元结点。

将链表进行翻转的方法有多种,本节给大家介绍两种实现方法。

方法一

实现链表翻转最直接的方法就是:从链表的头部开始遍历每个结点,改变每个结点的指向,即将原本指向下一个结点的指针改为指向上一个结点。

唯一比较特殊的是,链表中的首元结点(第一个结点)前面没有结点,所以在改变其指针指向的时候,要将其指针指向 NULL。

提示:原链表中的首元结点经过翻转后,会变为新链表的最后一个结点,所以其指针自然要指向 NULL。

具体实现过程为:

首先设置一个新的链表,用于接收旧链表上的结点,该新链表初始状态为一个空链表,如下图所示:


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图 2 链表翻转过程一


遍历原链表,将结点依次插入到新链表的头部。要完成这一步操作,我们需要新添加两个指针(分别命名为 P 和 temp):

  • P 指针用于遍历链表,并将遍历到的结点插入到新链表中;
  • temp 指针永远指向指针 P 所在结点的下一个结点,充当原链表在每次移除头部结点后的新头指针;

注意:使用头指针 H 遍历也可行(因为翻转完成后,旧链表旧不存在了),但是不建议大家这么做,对头指针的使用,大家要养成良好的习惯,避免头指针的滥用。

新添加指针 P 和 temp 后的链表,如下图所示:

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图 3 链表翻转过程二


以上的准备工作完成,链表的翻转就可以开始了。在遍历原链表的过程中,对每个结点都做如下操作:

  • 将temp 移动至指针 p 所指结点的下一个结点,即 temp = P->next;
  • 将该结点插入到新链表的头部,即 p->next=NEWH;
  • 令指针 NEWH 指向该结点(即指针 p 指向的结点),即令 NEWH = p;
  • 令指针 P 指向 temp 指针指向的位置,即 P= temp;

注意:第一步必须要在第四步的前面,否则会导致最终temp指向 NULL 的next,发生错误。

遍历每个结点的过程示意图如下:

翻转结点 1 ,则图 3 经过以上 4 步调整后,变为:

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图 4 翻转结点 1

翻转结点 2,则上图经过 4 步调整后,变为下图:

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图 5 翻转结点 2

翻转结点 3 时,则上图经过 4 步调整后,变为下图:

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图 6 翻转结点 3

当翻转完最后一个结点 3 之后,由于指针 P 指向的为 NULL ,说明没有结点可以翻转,即遍历结束。(指针 P 为NULL ,为遍历结束的判断条件)。


通过对各个结点做如上的操作,当遍历结束,以 NEWH 指针作为头指针的链接即为翻转后的链表。

方法一的实现函数代码为:

link *reverselink(link *H)
{   
// 判断链表 H 是否存在   if(H == NULL || H->next == NULL)
  {     
return H;   }   // 创建指针 P 作为遍历链表的指针   link *p = H;   // 创建一个新的链表,用于存储翻转链表,只不过该链表初始状态为NULL   link *newH = NULL;   // 遍历指针 P 为 NULL 作为遍历结束的标志   while(p != NULL)
  {     
// 第 1 步实现的代码     link *temp = p->next;     // 第 2 步     p->next = newH;     // 第 3 步     newH = p;     // 第 4 步     p = temp;   }
  
return newH; }

 

方法二

另一种方法较前一种比较复杂,需要使用到递归的思想。

方法一是依次遍历链表,更改每个结点的指向,最后一个结点为翻转链表的头部结点。而方法二则完全倒过来,其实现过程为:先通过递归的思维找到链表的头部,然后再改变每个结点的指向,最终到达链表翻转的目的。

方法二的代码实现函数为:

// 链表翻转的函数
link *reverseList(link * H)
{   
// 如果指针 H 是否存在   if(H == NULL || H->next == NULL)
  {     
return H;   }   // 递归查找新链表的头,找到用赋值给 newH   link *newH = reverseList(H->next);   // 递归完成后,H 初始状态为 NewH 的上一个结点。   // 在一步步弹栈的过程中,始终另 H 指向的结点作为新链表的最后一个结点   H->next->next = H;   // 在链接到新链表之后,要割去 H 所指结点与下一结点的联系,否则会使新链表产生环   H->next = NULL;   // 返回新链表所指头部的指针。   return newH; }

代码运行过程分析:

4-6行:对于给定的指针 H ,首先判断指针 H 是否存在,如果指针 H 不存在,或者指针 H 只含有一个结点,则直接返回,即指针 H 不需要翻转;

第 8 行:函数体内调用自身,是典型的递归。通过不断查找指针 H 所指结点的下一个结点,最终会找到链表的最后一个结点作为函数的返回值,而此结点恰恰就是翻转后链表的首元结点(第一个结点),所以我们用一个新指针 newH 来充当新链表的头指针。

当通过递归找到对应的 newH 结点时,相应地,参数指针 H 也被递归至 newH 所指结点的上一结点处,如下图所示:


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图 7 递归结束时的示意图

注意:头指针 H 和参数指针 H 完全不是一码事,作用域不同:参数 H 只在函数体内有效,而头指针 H 为主函数中声明。

第 11行到最后:此部分代码为指针 H 逐层返回时才会运行的代码,在逐层返回的过程中,通过不断地将H所指结点赋值给 H->next->next,并且每次赋值结束后,都取消 H 所指结点的指向,最终达到翻转链表的目的。

自图 7 开始,在指针 H 第一次返回时,此部分的代码运行示意图为:

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指针 H 再次返回时,此部分的代码运行示意图为:

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最终完成了链表的翻转,函数返回新链表的头指针 newH 。

本节完整代码

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>

typedef struct Link
{   
// 数据域   int count;   // 指针域   struct Link *next; }link;
link
*initLink()
{   
// 存储的数据,根据数据的特点,创建适当的数组   int element[3] = {1, 2, 3};   // 创建首元结点   link *head=(link*)malloc(sizeof(link));   head->count = element[0];   // for循环中需要一个指针temp,从头结点开始依次链接新创建的结点   link *temp = head;   // for循环逐个创建链表,并用temp两两链接   for (int i=1; i<3; i++)
  {     
// 循环创建结点     link *a = (link*)malloc(sizeof(link));     // 初始化结点     a->count = element[i];     a->next = NULL;     // 另指针 temp 每次循环都链接新的结点,并随后指向该结点     temp->next = a;     temp = temp->next;   }
  
return head; }
// 方法一实现链表翻转 link *reverselink(link *H)
{   
// 判断链表 H 是否存在   if(H == NULL || H->next == NULL)
  {     
return H;   }   // 创建指针 P 作为遍历链表的指针   link *p = H;   // 创建一个新的链表,用于存储翻转链表,只不过该链表初始状态为NULL   link *newH = NULL;   // 遍历指针 P 为 NULL 作为遍历结束的标志   while(p != NULL)
  {     
// 第 1 步实现的代码     link *temp = p->next;     // 第 2 步     p->next = newH;     // 第 3 步     newH = p;     // 第 4 步     p = temp;   }   return newH; }
// 方法二实现链表翻转 link *reverseList(link *H)
{   
// 如果指针 H 是否存在   if(H == NULL || H->next == NULL)
  {     
return H;   }   // 递归查找新链表的头,找到用赋值给 newH   link *newH = reverseList(H->next);   // 递归完成后,H 初始状态为 NewH 的上一个结点。   // 在一步步弹栈的过程中,始终另 H 指向的结点作为新链表的最后一个结点   H->next->next = H;   // 在链接到新链表之后,要割去 H 所指结点与下一结点的联系,否则会使新链表产生环   H->next = NULL;   // 返回新链表所指头部的指针。   return newH; }
//遍历链表的输出函数 void display(link *H)
{   
while(H)
  {     printf(
"%d", H->count);     H = H->next;   }   printf("\n"); }
int main () {   // 初始化链表   link *H = initLink();   display(H);   // 使用方法一对链表 H 进行翻转   link *dnewH = reverselink(H);   display(dnewH);   // 使用方法二对链表 dnewH 进行再次翻转   link *newH = reverseList(dnewH);   display(newH);
  
return 0; } 运行结果: 123 321 123

 

数据结构69:链表逆置,链表反转,链表翻转

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原文地址:https://www.cnblogs.com/ciyeer/p/9075873.html

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