C++如何实现链表反转_C++单链表反转算法图解与代码

链表反转通过三个指针prev、curr、next实现,依次调整节点指向,最终使链表倒序。初始化prev为nullptr,curr为头节点,遍历中保存next节点,将curr→next指向prev,逐步前移,直至curr为空,此时prev指向新头节点。整个过程时间复杂度O(n),空间复杂度O(1)。

链表反转是C++数据结构中的经典问题,核心在于调整每个节点的指针方向。不需要创建新节点,只需改变原有节点的 next 指向,就能将整个链表倒序。

链表反转的基本思路

反转单链表的关键是使用三个指针:

  • prev:指向已反转部分的头节点,初始为 nullptr
  • curr:指向当前正在处理的节点,初始为原链表头节点
  • next:临时保存 curr 的下一个节点,防止断链

通过遍历链表,逐步将每个节点的 next 指向前一个节点,直到整个链表完成反转。

图解反转过程(简化步骤)

假设原链表为:1 → 2 → 3 → nullptr

  1. 初始化:prev = nullptr, curr = 1
  2. 处理节点 1:
    • 保存 next = curr→next(即 2)
    • 令 curr→next = prev(即 1→nullptr)
    • 更新 prev = curr(prev 指向 1),curr = next(curr 指向 2)
  3. 处理节点 2:
    • 保存 next = 3
    • 令 2→next = 1
    • prev = 2, curr = 3
  4. 处理节点 3:
    • 保存 next = nullptr
    • 令 3→next = 2
    • prev = 3, curr = nullptr
  5. 循环结束,prev 指向新的头节点(原尾节点)

最终链表变为:3 → 2 → 1 → nullptr

C++代码实现

以下是完整的链表反转函数实现:

struct ListNode {
    int val;
    ListNode* next;
    ListNode(int x) : val(x), next(nullptr) {}
};

ListNode reverseList(ListNode head) { ListNode prev = nullptr; ListNode curr = head;

while (curr != nullptr) {
    ListNode* next = curr->next;  // 保存下一个节点
    curr->next = prev;            // 反转当前节点指针
    prev = curr;                  // 移动 prev 前进一步
    curr = next;                  // 移动 curr 前进一步
}

return prev;  // 新的头节点

}

使用示例

如何调用该函数:

int main() {
    // 创建链表 1→2→3
    ListNode* head = new ListNode(1);
    head->next = new ListNode(2);
    head->next->next = new ListNode(3);
head = reverseList(head);  // 反转后 head 指向 3

// 打印结果:3 2 1
ListNode* p = head;
while (p) {
    std::cout << p->val << " ";
    p = p->next;
}

return 0;

}

基本上就这些。理解指针移动顺序是关键,尤其是先保存 next 再修改指针,避免访问已释放内存。整个算法时间复杂度 O(n),空间复杂度 O(1),高效且实用。