【山大909算法题】2014-T1

1.原题

为带表头的单链表类Chain编写一个成员函数Reverse，该函数对链表进行逆序操作（将链表中的结点按与原序相反的顺序连接），要求逆序操作就地进行，不分配任何新的结点。要求首先给出类的声明，在类的声明中，其它成员函数省略。

2.算法思想

定义三个指针变量，*prevNode、*currentNode、*nextNode，在遍历过程中反指。对第一个元素和最后一个的元素处理略有不同，需要单独处理。

3.关键代码

/**
 * @struct ListNode
 * @brief 单链表中的节点结构。
 */
struct ListNode {
    int data; /**< 节点中存储的数据 */
    struct ListNode *next; /**< 指向下一个节点的指针 */
};

/**
 * @struct List
 * @brief 单链表结构。
 */
struct List {
    struct ListNode *head; /**< 指向链表头节点的指针 */
    int size; /**< 链表的大小 */
};

/**
 * @brief 反转链表中的元素。
 * @param list 指向 List 结构的指针。
 */
void Reverse(struct List *list) {
    struct ListNode *prevNode = NULL, *currentNode = list->head->next, *nextNode = NULL;

    while (currentNode != NULL) {
        nextNode = currentNode->next; // 存储下一个节点
        currentNode->next = prevNode; // 反转指向前一个节点的指针
        prevNode = currentNode; // 移动指针以进行下一次迭代
        currentNode = nextNode;
    }

    list->head->next = prevNode; // 更新头指针，使其指向反转后的新的第一个节点
}

4.完整代码

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

/**
 * @struct ListNode
 * @brief 单链表中的节点结构。
 */
struct ListNode {
    int data; /**< 节点中存储的数据 */
    struct ListNode *next; /**< 指向下一个节点的指针 */
};

/**
 * @struct List
 * @brief 单链表结构。
 */
struct List {
    struct ListNode *head; /**< 指向链表头节点的指针 */
    int size; /**< 链表的大小 */
};

/**
 * @brief 反转链表中的元素。
 * @param list 指向 List 结构的指针。
 */
void Reverse(struct List *list) {
    struct ListNode *prevNode = NULL, *currentNode = list->head->next, *nextNode = NULL;

    while (currentNode != NULL) {
        nextNode = currentNode->next; // 存储下一个节点
        currentNode->next = prevNode; // 反转指向前一个节点的指针
        prevNode = currentNode; // 移动指针以进行下一次迭代
        currentNode = nextNode;
    }

    list->head->next = prevNode; // 更新头指针，使其指向反转后的新的第一个节点
}

/**
 * @brief 显示链表中的元素。
 * @param list 指向 List 结构的指针。
 */
void displayList(struct List *list) {
    struct ListNode *currentNode = list->head->next;

    printf("head");
    while (currentNode != NULL) {
        printf("->%d", currentNode->data);
        currentNode = currentNode->next;
    }
    printf("->NULL\n");
}


int main() {
    struct List list;
    list.head = (struct ListNode *) malloc(sizeof(struct ListNode));
    list.head->next = NULL;
    list.size = 0;

    // 插入初始元素 1, 2, 3, 4, 5
    for (int i = 1; i <= 5; ++i) {
        struct ListNode *newNode = (struct ListNode *) malloc(sizeof(struct ListNode));
        newNode->data = i;
        newNode->next = list.head->next;
        list.head->next = newNode;
        list.size++;
    }

    // 输出原始链表
    printf("Original List: ");
    displayList(&list);

    // 执行反转操作
    Reverse(&list);

    // 输出反转后的链表
    printf("Reversed List: ");
    displayList(&list);

    return 0;
}

5.运行结果