链表问题5

链表问题5是关于链表反转的问题，即将原链表中的元素顺序颠倒并返回一个新链表。

问题描述

给出一个链表，对其进行反转操作。例如，对于链表 1->2->3->4->5 转换后变成 5->4->3->2->1。

解决方案

反转链表的一般做法是用三个指针依次遍历链表，分别指向当前节点、当前节点的前一个节点和后一个节点。在遍历的过程中，将当前节点的指针指向前一个节点，然后更新指针位置。当遍历到链表末尾时，前一个节点就是反转后的链表的头节点。

具体的实现步骤如下：

1. 定义三个指针 prev、curr 和 next 分别表示前一个节点、当前节点和后一个节点。初始化时 prev 为 NULL，curr 为链表的头节点，next 为 curr->next 前进一步；
2. 循环遍历链表，每次将当前节点的指针指向前一个节点，然后更新指针位置，直到链表末尾；
3. 返回这个反转后的链表的头节点 prev。

下面是具体的代码实现：

#include <iostream>

using namespace std;

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

ListNode* reverseList(ListNode* head) {
    ListNode *prev = NULL, *curr = head, *next;
    while (curr != NULL) {
        next = curr->next; // 保存当前节点的下一个节点
        curr->next = prev; // 当前节点指向前一个节点
        prev = curr; // 前一个节点指针前移
        curr = next; // 当前节点指针前移
    }
    return prev; // 返回新的头节点
}

int main() {
    ListNode *head = new ListNode(1);
    head->next = new ListNode(2);
    head->next->next = new ListNode(3);
    head->next->next->next = new ListNode(4);
    head->next->next->next->next = new ListNode(5);

    head = reverseList(head);

    ListNode *curr = head;
    while (curr != NULL) {
        cout << curr->val << " ";
        curr = curr->next;
    }
    cout << endl;

    return 0;
}

时间复杂度

反转链表的时间复杂度为 $O(n)$，其中 $n$ 表示链表中节点的个数。

空间复杂度

反转链表的空间复杂度为 $O(1)$，即只需要常数的额外空间来保存链表中的节点指针。