题目描述

翻转一个单链表。

进一步： 能否同时给出迭代算法和递归算法？

样例

输入：1->2->3->4->5->NULL
输出：5->4->3->2->1->NULL

算法1

(链表操作，迭代) $O(n)$

翻转即将所有节点的next指针指向前驱节点。
由于是单链表，我们在迭代时不能直接找到前驱节点，所以我们需要一个额外的指针保存前驱节点。同时在改变当前节点的next指针前，不要忘记保存它的后继节点。

空间复杂度分析：遍历时只有3个额外变量，所以额外的空间复杂度是 $O(1)$。
时间复杂度分析：只遍历一次链表，时间复杂度是 $O(n)$。

C++ 代码

/**
 * Definition for singly-linked list.
 * struct ListNode {
 *     int val;
 *     ListNode *next;
 *     ListNode(int x) : val(x), next(NULL) {}
 * };
 */
class Solution {
public:
    ListNode* reverseList(ListNode* head) {
        ListNode *prev = nullptr;
        ListNode *cur = head;
        while (cur)
        {
            ListNode *next = cur->next;
            cur->next = prev;
            prev = cur, cur = next;
        }
        return prev;
    }
};

算法2

(链表操作，递归) $O(n)$

首先我们先考虑 reverseList 函数能做什么，它可以翻转一个链表，并返回新链表的头节点，也就是原链表的尾节点。
所以我们可以先递归处理 reverseList(head->next)，这样我们可以将以head->next为头节点的链表翻转，并得到原链表的尾节点tail，此时head->next是新链表的尾节点，我们令它的next指针指向head，并将head->next指向空即可将整个链表翻转，且新链表的头节点是tail。

空间复杂度分析：总共递归 $n$ 层，系统栈的空间复杂度是 $O(n)$，所以总共需要额外 $O(n)$ 的空间。
时间复杂度分析：链表中每个节点只被遍历一次，所以时间复杂度是 $O(n)$。

C++ 代码：

/**
 * Definition for singly-linked list.
 * struct ListNode {
 *     int val;
 *     ListNode *next;
 *     ListNode(int x) : val(x), next(NULL) {}
 * };
 */
class Solution {
public:
    ListNode* reverseList(ListNode* head) {
        if (!head || !head->next) return head;
        ListNode *tail = reverseList(head->next);
        head->next->next = head;
        head->next = nullptr;
        return tail;
    }
};