使用递归从尾部开始反转链表

Question

我仍然在使用递归技术来解决问题。我知道有更好的方法可以解决下面反转链表的问题。我见过的大多数方法都是通过使用迭代或递归从头到尾来反转指针。

我试图通过首先递归地找到列表中的最后一个节点然后每次函数 returns.

更改指针来反转列表

下面我到底做错了什么？或者这种方法甚至可以工作，而不需要将更多参数传递给递归函数？预先感谢您的帮助。

struct Node
{
    int data;
    struct Node *next;
};

Node* Reverse(Node *head)
{
    static Node* firstNode = head;
    // if no list return head
    if (head == NULL)
    {
        return head;
    }

    Node* prev = NULL;
    Node* cur = head;

    // reached last node in the list, return head
    if (cur->next == NULL)
    {
        head = cur;
        return head;
    }

    prev = cur;
    cur = cur->next;
    Reverse(cur)->next = prev;

    if (cur == firstNode)
    {
        cur->next = NULL;
        return head;
    }
    return cur;
}

编辑：另一次尝试

Node* ReverseFromTail(Node* prev, Node* cur, Node** head);

Node* ReverseInit(Node** head)
{
    Node* newHead = ReverseFromTail(*head, *head, head);
    return newHead;
}



Node* ReverseFromTail(Node* prev, Node* cur, Node** head)
{
    static int counter = 0;
    counter++;

    // If not a valid list, return head
    if (head == NULL)
    {
        return *head;
    }

    // Reached end of list, start reversing pointers
    if (cur->next == NULL)
    {
        *head = cur;
        return cur;
    }


    Node* retNode = ReverseFromTail(cur, cur->next, head);
    retNode->next = cur;


    // Just to force termination of recursion when it should. Not a permanent solution 
    if (counter == 3)
    {
        cur->next = NULL;
        return *head;
    }

    return retNode;
}

终于解决了：

Node* NewestReverseInit(Node* head)
{
    // Invalid List, return
    if (!head)
    {
        return head;
    }

    Node* headNode = NewestReverse(head, head, &head);

    return headNode;
}

Node* NewestReverse(Node *cur, Node* prev, Node** head)
{
    // reached last node in the list, set new head and return
    if (cur->next == NULL)
    {
        *head = cur;
        return cur;
    }

    NewestReverse(cur->next, cur, head)->next = cur;

    // Returned to the first node where cur = prev from initial call
    if (cur == prev)
    {
        cur->next = NULL;
        return *head;
    }

    return cur;
}

Answer 1

这是我在 5 分钟内编写的完整实现：

#include <stdio.h>

struct Node
{
     int data;
     struct Node *next;
};

struct Node* Reverse(struct Node *n)
{
    static struct Node *first = NULL;

    if(first == NULL)
      first = n;

    // reached last node in the list
    if (n->next == NULL)
      return n;

    Reverse(n->next)->next = n;

    if(n == first)
    {
      n->next = NULL;
      first = NULL;     
    }

    return n;
}

void linked_list_walk(struct Node* n)
{
  printf("%d", n->data);
  if(n->next)
    linked_list_walk(n->next);
  else
    printf("\n");
}

int main()
{
  struct Node n[10];
  int i;

  for(i=0;i<10;i++)
  {
    n[i].data = i;
    n[i].next = n + i + 1;
  }
  n[9].next = NULL;

  linked_list_walk(n);
  Reverse(n);
  linked_list_walk(n+9);
}

输出：

0123456789                                                                                                                                                                          
9876543210

Answer 2

我不给你代码，我给你思路。你可以在代码中实现这个想法。

所有递归问题的关键是弄清楚两种情况：重复步骤和结束情况。一旦你这样做了，它就像变魔术一样有效。

将此原理应用于反转链表：

最终情况：一个元素的列表已经反转（这很简单）并且return元素本身
重复情况：给定列表 L，反转这个最少意味着反转 L'，其中 L' 是 L' 是没有第一个元素的列表（通常称为 head），而不是添加head 作为列表的最后一个元素。 Return 值将与您刚刚进行的递归调用的 return 值相同。

Answer 3

可以做到。理解递归的关键是起点是什么？

通常我会创建一个 "starting" 函数来准备第一次调用。有时它是一个单独的函数（比如在底部的非 OO 实现中）。有时这只是一个特殊的第一次调用（如下例所示）。

另外，关键是要在变量发生变化之前记住它们，什么是 new head。

新的head是列表的最后一个元素。所以你必须从列表的底部开始。

next元素始终是您的父元素。

那么诀窍就是按照正确的顺序做每件事。

    Node* Reverse( Node* parent) // Member function of Node.
    {
        Node* new_head = next ? next->Reverse( this ) 
                              : this;

        next = parent;

        return new_head;
    }

您调用该函数：var.Reverse( nullptr);

示例：

int main()
{
    Node d{ 4, nullptr };
    Node c{ 3, &d };
    Node b{ 2, &c };
    Node a{ 1, &b };

    Node* reversed = a.Reverse( nullptr );
}

那么这里发生了什么？

首先我们创建一个链表：

 a->b->c->d->nullptr

然后函数调用：

a.Reverse(nullptr) 被调用。
这会在父节点 a 的下一个节点 b.Reverse 上调用 Reverse。
这会在父节点 b 的下一个节点 c.Reverse 上调用 Reverse。
这会在父节点 c 的下一个节点 d.Reverse 上调用 Reverse。
d 没有 next 节点所以它说新头就是它自己。
d 的 next 现在是父级 c
d returns 本身就是 new_head.
返回 c：从 d 返回的 new_head 是 d
c 的 next 现在是父级 b
c returns 从 d

new_head

返回 b：从 c 返回的 new_head 是 d
b 的 next 现在是父级 a
b returns 从 c

new_head

返回 a：从 b 返回的 new_head 是 d
a 的 next 现在是父级 nullptr
a returns 从 b

new_head

d返回

非面向对象的实现；

Node* reverse_impl(Node* parent)
{
    Node* curr = parent->next;
    Node* next = curr->next;

    Node* new_head = next ? reverse_impl( curr ) 
                          : curr;

    curr->next = parent;

    return new_head;
}

Node* reverse(Node* start)
{
    if ( !start )
        return nullptr;

    Node* new_head = reverse_impl( start );
    start->next    = nullptr;

    return new_head;
}

使用递归从尾部开始反转链表

Reversing a linked list starting from the tail using recursion

c++

recursion

reverse

linked-list

data-structures