java反转链表递归

原创

mob64ca12ee2ba5 2024-08-09 08:41:53 ©著作权

©著作权归作者所有：来自51CTO博客作者mob64ca12ee2ba5的原创作品，请联系作者获取转载授权，否则将追究法律责任

Java 反转链表递归实现详解

在Java编程中，链表（LinkedList）是常用的数据结构之一，而反转链表是一种常见的面试题。在这篇文章里，我将教你如何使用递归的方式来反转链表。首先，我们需要明确我们需要实现的功能，接着通过几个步骤和代码示例来理解整个过程。

一、步骤流程概述

反转链表的递归过程可以拆分为若干步骤。以下是整个流程的表格形式：

步骤	操作内容
1	定义链表节点类 `ListNode`
2	编写主函数 `reverseList`
3	检查基线条件（终止条件）
4	递归地反转当前节点的后续链表
5	重新链接当前节点与反转后的链表
6	返回反转后的头节点

二、具体代码实现

接下来，我将逐步引导你实现反转链表的代码。

1. 定义链表节点类 `ListNode`

首先，我们需要定义一个表示链表节点的类。

// 定义链表节点类
class ListNode {
    int val; // 节点的值
    ListNode next; // 指向下一个节点的引用
    
    // 节点的构造函数
    ListNode(int x) {
        val = x;
        next = null;
    }
}

2. 编写主函数 `reverseList`

接下来，我们需要创建一个方法来反转链表。

// 反转链表的方法
class Solution {
    public ListNode reverseList(ListNode head) {
        // 步骤 3: 检查基线条件
        if (head == null || head.next == null) {
            return head; // 如果链表为空或只有一个节点，则直接返回该节点
        }
        
        // 步骤 4: 递归地反转当前节点的后续链表
        ListNode newHead = reverseList(head.next);
        
        // 步骤 5: 重新链接当前节点与反转后的链表
        head.next.next = head; // 将当前节点连接到反转后链表的末尾
        head.next = null; // 将当前节点的后继指针设置为null，以免形成循环
        
        // 步骤 6: 返回反转后的头节点
        return newHead; // 返回新的头节点
    }
}

3. 实现过程解释

定义链表节点：创建一个 ListNode 类来表示每一个节点，包含值和指向下一个节点的引用。
反转方法：在 Solution 类中定义一个 reverseList 方法。该方法接受一个链表的头节点作为参数。
基线条件：在递归中，总是需要一个基线条件来终止递归。这里，如果链表为空或只有一个节点，直接返回 head。
递归调用：对当前节点的下一个节点进行反转，使用 newHead 来保存反转后的链表头。
重链结：将当前节点的 next 指向前一个节点，并将当前节点的 next 设置为 null 以避免形成环。
返回结果：最后返回新的头节点 newHead。

三、状态图

在链表递归反转的过程中，我们的状态图可以用以下mermaid语法表示：

stateDiagram
    [*] --> 检查基线条件
    检查基线条件 --> 结束: head为null或只有一个节点
    检查基线条件 --> 递归反转: head不符合基线条件
    递归反转 --> 连接当前节点
    连接当前节点 --> 返回反转后的头节点
    返回反转后的头节点 --> [*]

四、序列图

接下来，我将为你提供一个简单的序列图，展示反转链表的过程：

sequenceDiagram
    participant A as head
    participant B as next
    participant C as newHead
    
    A->>B: reverseList(head)
    B->>C: reverseList(next)
    C->>A: head.next.next = head
    A->>A: head.next = null