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如何在仅能访问当前节点与下一节点的前提下反转单链表

花韻仙語

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发布时间:2026-01-10 15:10:20

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来源于php中文网

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如何在仅能访问当前节点与下一节点的前提下反转单链表

本文介绍在无法使用额外数据结构(如数组、)且仅能通过 `next` 指针遍历链表的情况下,原地反转单链表的经典三指针算法,包含完整实现、逻辑解析与关键注意事项。

要实现 LinkedList 的 reverse() 方法,核心限制是:不能创建新节点、不能使用辅助容器(如数组或栈),只能通过修改现有节点的 next 引用,以及更新 first 指针来完成反转。你提供的初始代码试图“移动元素值”(如 first.elem = aux.elem),这是错误的方向——题目要求的是逻辑结构反转(即改变指针指向关系),而非元素值的复制或覆盖。一旦修改 elem,不仅破坏原始数据语义,也无法处理不可变对象或含复杂状态的元素。

正确解法基于迭代式三指针技术,空间复杂度 O(1),时间复杂度 O(n),全程仅操作指针:

  • prev:记录已反转部分的头节点(初始为 null)
  • curr:当前待处理节点(初始为 first)
  • nextTemp:暂存 curr.next,防止反转过程中链表断裂

算法步骤如下:

  1. 从 first 开始遍历;
  2. 对每个 curr,先保存其下一节点 nextTemp = curr.next;
  3. 将 curr.next 指向 prev(完成当前节点的反向链接);
  4. 更新 prev = curr,curr = nextTemp,继续迭代;
  5. 遍历结束后,prev 即为新链表头,赋值给 first。

以下是符合题设类结构的完整实现:

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public void reverse() {
    Node prev = null;
    Node curr = first;

    while (curr != null) {
        Node nextTemp = curr.next; // 保存下一个节点
        curr.next = prev;              // 反转当前节点的指针
        prev = curr;                   // 移动 prev 到当前节点
        curr = nextTemp;               // 移动 curr 到下一个节点
    }

    first = prev; // 更新头节点为原链表尾部节点
}

⚠️ 关键注意事项

  • 切勿尝试交换 elem 字段(如原代码中 first.elem = aux.elem)——这既不满足“反转链表”的语义要求,也违背题目“仅重连 first 和节点间 next”的约束;
  • 空链表(first == null)和单节点链表可被该算法自然兼容,无需额外判断;
  • nextTemp 的引入必不可少:若直接写 curr.next = prev; curr = curr.next;,将因 curr.next 已被修改而丢失后续节点引用,导致链表截断。

该方法是链表操作的基础范式,深刻体现了“就地逆序”问题中指针操作的精确性与鲁棒性。掌握此模式,可轻松迁移至双向链表反转、部分区间反转等进阶场景。

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