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LCR 141. 训练计划 III

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解题思路：

如下图所示，题目要求将链表反转。本文介绍迭代（双指针）、递归两种实现方法。

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方法一：迭代（双指针）

考虑遍历链表，并在访问各节点时修改 next 引用指向，算法流程见注释。

<,,,,,,,,,,,>

代码：

Python
class Solution:
    def trainningPlan(self, head: ListNode) -> ListNode:
        cur, pre = head, None
        while cur:
            tmp = cur.next # 暂存后继节点 cur.next
            cur.next = pre # 修改 next 引用指向
            pre = cur      # pre 暂存 cur
            cur = tmp      # cur 访问下一节点
        return pre
Java
class Solution {
    public ListNode trainningPlan(ListNode head) {
        ListNode cur = head, pre = null;
        while(cur != null) {
            ListNode tmp = cur.next; // 暂存后继节点 cur.next
            cur.next = pre;          // 修改 next 引用指向
            pre = cur;               // pre 暂存 cur
            cur = tmp;               // cur 访问下一节点
        }
        return pre;
    }
}
C++
class Solution {
public:
    ListNode* trainningPlan(ListNode* head) {
        ListNode *cur = head, *pre = nullptr;
        while(cur != nullptr) {
            ListNode* tmp = cur->next; // 暂存后继节点 cur.next
            cur->next = pre;           // 修改 next 引用指向
            pre = cur;                 // pre 暂存 cur
            cur = tmp;                 // cur 访问下一节点
        }
        return pre;
    }
};

复杂度分析：

  • 时间复杂度 $O(N)$ ： 遍历链表使用线性大小时间。
  • 空间复杂度 $O(1)$ ： 变量 pre 和 cur 使用常数大小额外空间。

方法二：递归

考虑使用递归遍历链表，当越过尾节点后终止递归，在回溯时修改各节点的 next 引用指向。

recur(cur, pre) 递归函数：

  1. 终止条件：当 cur 为空，则返回尾节点 pre （即反转链表的头节点）；
  2. 递归后继节点，记录返回值（即反转链表的头节点）为 res ；
  3. 修改当前节点 cur 引用指向前驱节点 pre ；
  4. 返回反转链表的头节点 res ；

trainningPlan(head) 函数：

调用并返回 recur(head, null) 。传入 null 是因为反转链表后，head 节点指向 null ；

<,,,,,,,,,,,>

代码：

Python
class Solution:
    def trainningPlan(self, head: ListNode) -> ListNode:
        def recur(cur, pre):
            if not cur: return pre     # 终止条件
            res = recur(cur.next, cur) # 递归后继节点
            cur.next = pre             # 修改节点引用指向
            return res                 # 返回反转链表的头节点
        
        return recur(head, None)       # 调用递归并返回
Java
class Solution {
    public ListNode trainningPlan(ListNode head) {
        return recur(head, null);    // 调用递归并返回
    }
    private ListNode recur(ListNode cur, ListNode pre) {
        if (cur == null) return pre; // 终止条件
        ListNode res = recur(cur.next, cur);  // 递归后继节点
        cur.next = pre;              // 修改节点引用指向
        return res;                  // 返回反转链表的头节点
    }
}
C++
class Solution {
public:
    ListNode* trainningPlan(ListNode* head) {
        return recur(head, nullptr);           // 调用递归并返回
    }
private:
    ListNode* recur(ListNode* cur, ListNode* pre) {
        if (cur == nullptr) return pre;        // 终止条件
        ListNode* res = recur(cur->next, cur); // 递归后继节点
        cur->next = pre;                       // 修改节点引用指向
        return res;                            // 返回反转链表的头节点
    }
};

复杂度分析：

  • 时间复杂度 $O(N)$ ： 遍历链表使用线性大小时间。
  • 空间复杂度 $O(N)$ ： 遍历链表的递归深度达到 $N$ ，系统使用 $O(N)$ 大小额外空间。