难题：反转链表

定义一个函数，输入一个链表的头结点，反转该链表并输出反转后链表的头结点。

思考题：

请同时实现迭代版本和递归版本。

数据范围

链表长度 [0,30]。

样例

输入:1->2->3->4->5->NULL输出:5->4->3->2->1->NULL

正好这个题目用于加深理解递归和迭代的含义与区别。

一、递归的写法

//递归的写法
/*** Definition for singly-linked list.* struct ListNode {*     int val;*     ListNode *next;*     ListNode(int x) : val(x), next(NULL) {}* };*/
class Solution {
public:ListNode* reverseList(ListNode* head) {// 递归基：如果head为nullptr或者head->next为nullptr，直接返回headif(head==nullptr||head->next==nullptr){return head;}
/*这里就是正常的逻辑，刚开始判断这个头指针是不是为空，为空就不行；还有是不是只有一个结点，如果只有一个结点，那也不需要做反转链表的操作，所以才会这么写，这就相当于这个递归的终止条件。*/// 递归调用，返回反转后的链表头结点newHeadListNode* newhead=reverseList(head->next);
/*这里就是让head指针不断前进，当指针为空时，就回溯来解决问题，这里就是这个意思。*/// 将当前head的下一个节点的next指针指向head，然后将head的next指针设为nullptr，完成当前节点的反转head->next->next=head;head->next=nullptr;
/*这里的这个递归条件看着很简单，其实很难理解，这是回溯的结果，而且需要画图来结合分析，不然你是搞不清楚指针的变化的，图我会下面画的。*/return newhead;// 返回新的头结点
/*输出的结果虽然也是值，本来这个newhead只是个指针，按道理来说返回的应该时地址值，可是这运行结果直接返回值序列，为什么呢？这是因为这个格式下的代码只要把运行的主体逻辑写好就是了，那些细枝末节的操作别人都做好了，就不用管了，这是我的理解*/}
};

对这个代码的理解：观察题目可看到，已经为我们建立了头结点head，在链表里面，那个链表一般叫什么名字，那他的头指针就叫什么名字。这个head不仅是这个反转前链表的头结点，也是一个指向这个头结点的一个指针，这个head存储着这个头结点的地址，此时的head这个指针是指向这个头结点的，这是题目告诉我们的，我们就不需要额外的去管反转前头结点的事情了。

1、递归与迭代的区别：

我的理解就是，感觉迭代似乎更倾向于具体的操作的样子，而递归是更倾向于逻辑来写代码。

迭代通常更接近具体的操作。它涉及到明确的循环结构或者迭代过程，直接处理每一步操作，更像是一种线性的、直截了当的方式来解决问题。因为迭代往往需要处理每一步的细节，所以它更强调具体的操作步骤和实现细节。

递归则更倾向于逻辑的抽象和分解。递归算法通过将问题分解为更小的问题来解决，这需要设计出适当的递归调用和基本情况，以确保递归能够正确地终止。递归更侧重于逻辑的设计和分解问题的能力，因为它要求将问题抽象为一系列更简单的步骤或者子问题，然后通过逐层回溯来达到解决原始问题的目的。

因此，迭代在实现上可能更加直观和操作性强，而递归则更注重逻辑的清晰性和对问题结构的抽象能力。选择使用迭代还是递归通常取决于问题的性质、算法的效率要求以及程序员个人的偏好和经验。而且，因为递归和迭代都是反复执行操作，而两者又有点差别，递归通常不怎么用循环，因为他要自己调用自己；而迭代更多的是重复某个操作，循环那些是经常用的。这是这两个的小区别，但大体上逻辑都是不断重复相同的操作，可根据自己的需要来决定使用哪种方法。

好，上面是我自己的理解，接下来继续说上面递归代码的运行与为什么要这么写：

递归是更倾向于逻辑来写代码，所以我们写代码的时候不必过于在乎每一次是怎么运行的，我们只需要将逻辑理顺，怎么运行正确一次就可以了。所以我们就根据逻辑走，首先，题目虽然定义了head指针和反转前链表的头结点，但是并不知道是什么情况，只是定义了。所以我们要先判断，head指针是否为空指针，若为空指针，就说明是空结点，就没必要继续操作，直接返回head指针的值；还有一种情况，我们既然是要反转链表，那么肯定结点数要大于一个结点，所以就有第二个或者的判断：head->next==nullptr，若得出头结点next指针域的值为空，说明后面没有结点了，只有一个头结点，对于这种情况，也是不行的，所以也要返回head的指针值。这就是根据逻辑而得到的代码，而且这也正好是这个递归的结束条件，为后面的回溯做了铺垫。

好，继续来，直接看我上面图举的例子。对应代码来说的话，刚开始head指针是指向1这个结点的，我们的逻辑是：1->2->3->4->5->NULL我们要变成5->4->3->2->1->NULL的话，我们想知道5这个结点的地址值，好拿来当作反转链表的头结点，然后就能得到5->4->3->2->1->NULL这个样子的结果。所以就有这句话：ListNode* newhead=reverseList(head->next);这句话怎么理解呢，是这样的：我们不断的调用自己这个函数，让head指针不断的前进，当head->next指针指向空的时候，就返回了head指针，这时候head指针指向的是5这个结点。所以此时的newhead，也就是反转链表的第一个头结点，就是5这个结点，但是因为这反转链表现在只有一个头结点，不满足反转的条件，所以还得继续操作，继续回溯。此时的head指针指向5这个结点，回溯就是返回上一级操作，上一级操作是head指针指向4，而head->next指针指向5这个结点，所以此时4这个结点的指针为head，而5这个结点的地址变为了head->next。我们的目的是让5这个结点指向4这个结点，以达到反转链表的效果，所以有head->next->next=head;这句代码，这是5这个结点指向4这个结点，就是4它的地址值赋给了指向5这个结点的指针，在链表里面，你要想让甲结点指向乙结点，那么就得把乙结点的地址值赋给指向甲结点的指针，这样就好了；也可以从左往右看，既然是5这个结点指向4这个结点，那么就是head->next->next=head;这句代码，表示5这个结点指向4这个结点，这样感觉更直观一些。好，那继续。5这个结点指向4这个结点后，4的后面是没有结点了，至少在这一轮的回溯加操作里面是没有了，所以有head->next=nullptr;这一句代码。好，到了这里，这个代码就解释完了，这就是递归的写法。

二、迭代的写法

//迭代的写法：
/*** Definition for singly-linked list.* struct ListNode {*     int val;*     ListNode *next;*     ListNode(int x) : val(x), next(NULL) {}* };*/
class Solution {
public:ListNode* reverseList(ListNode* head) {ListNode* prev=nullptr;// 用于存储已反转部分的链表头
/*创建反转链表的头结点，并且指针此时为nullptr，因为刚开始还没有结点，所以先初始化为nullptr*/ListNode* curr=head;  // 当前处理的节点，从头结点开始
/*这里是定义了一个可操作的指针，方标移动和进行后续操作，刚开始是指向反转前链表的头结点的，反转前链表的头结点地址为head，所以把head这个地址值赋值给curr指针，所以才使得curr指针刚开始就指向反转前链表的头结点*//*定义的前面这两个指针相当于是有用的，一个是用来构建反转链表的，一个是拿来操作的指针，一个是让他有，一个是初始化，不是在操作中所需要不停变换的语言，所以不放入迭代的循环体里面*/while(curr!=nullptr){ListNode* nextTemp=curr->next;// 暂存当前节点的下一个节点，防止丢失
/*每一次迭代的操作都会刚开始存curr->next的地址值，因为后面会操作，会导致数据被覆盖从而会导致错误，所以先存下来，这样后面要用的时候就不会出错了。*/curr->next=prev; // 当前节点指向已反转的部分的头部prev=curr;// prev向前移动一步，指向当前节点curr=nextTemp; // curr向前移动一步，处理下一个节点}return prev; // prev现在是反转后链表的头结点}
};

迭代也画图吧，图如下：

迭代不同于递归的是，迭代喜欢以操作为主，也就是直来直去的，再麻烦也要想办法弄。所以说某些程度上来说操作会比递归更繁琐具体，但是比递归更好理解。

这个迭代的给我的感觉就是，里面的操作会很繁杂，而且很多还涉及数据留存的问题，为了保证数据使用的正确性，还专门定义了其他的指针变量来存之前的地址值，比如上面代码里面的nextTemp，curr，prev这些指针要么用来存储之前的地址值拿来备用，要么就是操作，每次的操作都要用新定义的指针，尽量不用之前的，按照上面代码来说的话，就是head指针再操作里面几乎没有，尽量不动用他，视为一个参数就好。

 while(curr!=nullptr){ListNode* nextTemp=curr->next;// 暂存当前节点的下一个节点，防止丢失
/*每一次迭代的操作都会刚开始存curr->next的地址值，因为后面会操作，会导致数据被覆盖从而会导致错误，所以先存下来，这样后面要用的时候就不会出错了。*/curr->next=prev; // 当前节点指向已反转的部分的头部prev=curr;// prev向前移动一步，指向当前节点curr=nextTemp; // curr向前移动一步，处理下一个节点}

这部分代码是迭代的重要部分，是迭代的循环体，这得单独讲讲。

ListNode* nextTemp=curr->next;这一句已经说了，接着下一句。

我们想反转链表，我们要做什么呢？我们先存下了curr->next的地址值，接下来，就让2这个结点指向反转链表这个空链表。而反转链表的头结点我们已经定义了，且指向这个反转链表头结点的是指针prev，所以我们要实现图中圆圈1的操作，即：让2这个结点指向prev，那就是把prev的地址值赋值给curr->next，所以才会有 curr->next=prev;这句代码。 然后此时反转链表已经有了一个头结点2了，那么按照题目的结果示例，肯定2这个结点要指向1结点的。因为我们最后我们要的是反转链表，所以在此时，就要在这个反转链表中看了，以反转链表为主，其他的操作为辅。我要在反转链表中让2结点指向1结点，那我就要知道这两者的地址值，此时2这个结点的地址值就是prev，1结点的地址值就要在前面没有反转之前的链表中找了，找到了，得到1结点的地址为curr，所以就有prev=curr;这一句代码就表示2这个结点指向1结点。从右往左去理解的话就是：因为是2结点指向1结点，所以就要反过来，把1结点的地址值赋值给2结点，所以就有了那一句代码；如果是从左往右的理解的话：那就是2结点指向1结点，2结点的地址从左，给到右的1结点的地址就行了。其实这两种理解方法和上面递归里面说的是差不多的。好最后一句代码：curr=nextTemp;表示，我进行完了一次操作，那么就该让操作指针curr往前移动一位，所以就把上一次nextTemp的地址值赋值给curr指针，表示继续向前操作。这就是迭代的循环体操作，这是我把他结合实例和代码理解的，是自己的理解，可能会有错的。

ok，解决。