單鏈表原地逆置

給定乙個帶頭結點的單鏈表，編寫演算法將其原地逆置。所謂「原地」是指空間複雜度為o(1)。有兩種方法，頭插法和冒泡法。這兩種方法的時間複雜度均為o(n)。

我們知道，用頭插法建立鍊錶，得到的鍊錶中元素的順序和輸入的順序相反，所以利用這一特點，可以將鍊錶逆置。

給定乙個帶頭結點的單鏈表l，如下圖所示。

首先用指標p儲存鍊錶第乙個結點，然後將頭結點從鍊錶中剝離下來，如下圖所示，此時鍊錶l只有乙個頭結點。

另設一指標r儲存p的後繼，將p指向的結點n1用尾插法插入到鍊錶l中，

此時p指向n2，儲存p的後繼n3，再將n2尾插到鍊錶l中，

以此類推，直至儲存後繼的指標r為空，退出迴圈。

void reverse_l1(linklist l)
return;
}

我把這種方法稱為「冒泡法」，是因為演算法流程和氣泡排序類似，只不過在氣泡排序中是相鄰的元素出現逆序才交換，而鍊錶逆置則要求每對結點之間都要交換順序。

冒泡法和頭插法不同，頭插法只有乙個工作指標p指向乙個操作物件——被摘下來的結點，以及儲存其後繼的指標r。而冒泡法有兩個工作指標，即一對工作指標，以及儲存其後繼的指標r，共計3個指標。考慮如下一般情況，

指標pre和p分別指向兩個結點，將其看作一對結點，它們是每次迴圈操作的物件。迴圈中，讓n2的後繼指向n1，即完成了(n1,n2)的逆置。之後三個指標進一，pre=p，p=r，r=r->next，重複上述逆置操作，鍊錶變成了下圖。

顯而易見，如果指標r!=null，則迴圈還要繼續下去，若r==null，迴圈結束，鍊錶逆置完成，而指標p指向逆置後的乙個元素。

上述步驟發生的前提是鍊錶中除了頭結點以外，至少有兩個結點，而為了將判斷是否繼續迴圈和是否進入迴圈結合起來，應將指標r初始置為指向第乙個結點的後繼，p指向第乙個結點，即p=l->next,r=p->next，指標pre無強制要求。

注意初始p指向的結點在完成逆置之後將成為最後乙個結點，所以應該在逆置之前將p的後繼置為空，否則逆置之後p的後繼會指向倒數第二個結點，而倒數第二個結點的後繼指向倒數第乙個結點，即逆置前的p，兩個結點之間形成環。

void reverse_l2(linklist l)
/* 頭結點指向逆置之後的第乙個結點. */
l->next = p;
return;
}

data-structure/linklist.c at master · tianshihao/data-structure (github.com)