leetcode206：反转链表

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题目描述

给你单链表的头节点 head ，请你反转链表，并返回反转后的链表。

C++ 代码

#include <iostream>
#include <vector>
using namespace std;

// 链表结点的定义
struct ListNode {
    int val;
    ListNode *next;
    ListNode() : val(0), next(nullptr) {}
    ListNode(int x) : val(x), next(nullptr) {}
    ListNode(int x, ListNode *next) : val(x), next(next) {}
};

// 辅助函数：创建链表
ListNode* createList(const vector<int>& nums) {
    ListNode* dummy = new ListNode(-1);
    ListNode* cur = dummy;
    for (int num : nums) {
        cur->next = new ListNode(num);
        cur = cur->next;
    }
    return dummy->next;
}

// 辅助函数：释放链表内存
void deleteList(ListNode* head) {
    while (head != nullptr) {
        ListNode* temp = head;
        head = head->next;
        delete temp;
    }
}

// 辅助函数：打印链表
void printList(ListNode* head) {
    while (head != nullptr) {
        cout << head->val << " ";
        if (head->next != nullptr) cout << "-> ";
        head = head->next;
    }
    cout << endl;
}

/*
    递归实现

    reverseList 函数：反转一个链表，返回新链表的头结点（也是原链表的尾结点）。
    1.递归处理 reverseList(head->next)。
    2.以 head->next 为头结点的链表反转，得到原链表的尾结点 tail，此时 head->next 是新链表的尾结点。
    3.将它的 next 指向 head，将 head->next 指向空。将整个链表反转，新链表的头结点是 tail。
    
    时间复杂度：O(n)
        其中 n 是链表的长度。遍历链表一次。
    空间复杂度：O(n)
        总共递归 n 层，系统栈的空间复杂度是 O(n)，所以需要额外 O(n) 的空间。
*/
class Solution_0 {
public:
    ListNode* reverseList(ListNode* head) {
        if (head == nullptr || head->next == nullptr) {
            return head;
        }

        ListNode* tail = reverseList(head->next);
        head->next->next = head;
        head->next = nullptr;
        return tail;
    }
};

/*
    迭代实现
    未使用虚拟头结点，使用三个指针。
 */
class Solution {
public:
    ListNode* reverseList(ListNode* head) {
        if (head == nullptr || head->next == nullptr) {
            return head;
        }

        ListNode *prev = nullptr, *cur = head;
        while (cur != nullptr) {
            ListNode* temp = cur->next;
            cur->next = prev;
            prev = cur;
            cur = temp;
        }
        
        return prev;
    }
};

int main() {
    Solution solution;
    vector<vector<int>> head_cases = {
        {1,2,3,4,5},
        {1,2},
        {}
    };

    for (size_t i = 0; i < head_cases.size(); i++) {
        // 创建原始链表
        ListNode* head = createList(head_cases[i]);
        cout << "Original List: ";
        printList(head);

        // 反转链表
        ListNode* reversedHead = solution.reverseList(head);
        cout << "Reversed List: ";
        printList(reversedHead);

        // 释放内存
        deleteList(reversedHead);
    }

    return 0;
}