程式員面試題精選（19）：反轉鏈表

題目：輸入一個鏈表的頭結點，反轉該鏈表，並返回反轉後鏈表的頭結點。鏈表結點定義如下：

struct ListNode
{
      int       m_nKey;
      ListNode* m_pNext;
};

分析：這是一道廣為流傳的微軟面試題。由於這道題能夠很好的反應出程式員思維是否嚴密，在微軟之後已經有很多公司在面試時採用了這道題。

為了正確地反轉一個鏈表，需要調整指標的指向。與指標操作相關代碼總是容易出錯的，因此最好在動手寫程式之前作全面的分析。在面試的時候不急於動手而是一開始做仔細的分析和設計，將會給面試官留下很好的印象，因為在實際的軟體開發中，設計的時間總是比寫代碼的時間長。與其很快地寫出一段漏洞百出的代碼，遠不如用較多的時間寫出一段健壯的代碼。

為了將調整指標這個複雜的過程分析清楚，我們可以藉助圖形來直觀地分析。假設中l、m和n是三個相鄰的結點：

aßbß…ßl  mànà…

假設經過若干操作，我們已經把結點l之前的指標調整完畢，這些結點的m_pNext指標都指向前面一個結點。現在我們遍曆到結點m。當然，我們需要把調整結點的m_pNext指標讓它指向結點l。但注意一旦調整了指標的指向，鏈表就斷開了，如所示：

aßbß…lßm  nà…

因為已經沒有指標指向結點n，我們沒有辦法再遍曆到結點n了。因此為了避免鏈表斷開，我們需要在調整m的m_pNext之前要把n儲存下來。

接下來我們試著找到反轉後鏈表的頭結點。不難分析出反轉後鏈表的頭結點是原始鏈表的尾位結點。什麼結點是尾結點？就是m_pNext為空白指標的結點。

基於上述分析，我們不難寫出如下代碼：

///////////////////////////////////////////////////////////////////////
// Reverse a list iteratively
// Input: pHead - the head of the original list
// Output: the head of the reversed head
///////////////////////////////////////////////////////////////////////
ListNode* ReverseIteratively(ListNode* pHead)
{
      ListNode* pReversedHead = NULL;
      ListNode* pNode = pHead;
      ListNode* pPrev = NULL;
      while(pNode != NULL)
      {
            // get the next node, and save it at pNext
            ListNode* pNext = pNode->m_pNext;

            // if the next node is null, the currect is the end of original 
            // list, and it's the head of the reversed list
            if(pNext == NULL)
                  pReversedHead = pNode;

            // reverse the linkage between nodes
            pNode->m_pNext = pPrev;

            // move forward on the the list
            pPrev = pNode;
            pNode = pNext;
      }

      return pReversedHead;
}

擴充：本題也可以遞迴實現。感興趣的讀者請自己編寫遞迴代碼。