17. (简答题, 7分) 编写算法,实现带头结点单链表的就地逆置算法。 即将原来的表L=(a1, a2, a3,… an)转置为L=(an,…a3, a2, a1)。 注意:仍利用原表的存储空间。 void Reverselist(Linklist &L)用c语言写
首先,回顾一下用户提供的引用内容。引用[3]和[4]都提到了头插法来实现逆置。头插法的思路是将原链表的节点依次取出,然后插入到新链表的头部,这样原来的第一个节点会变成新链表的最后一个节点,依此类推,最终实现逆置。这种方法不需要额外的空间,只需要调整指针,因此空间复杂度是O(1)。
引用[3]中的代码示例有一个问题:在while循环的条件中使用了while(!p),这应该是检查p是否为NULL,但正确的条件应该是while(p != NULL),否则当p非空时循环不会执行。而引用[4]中的代码则正确使用了while(p != NULL),并且用r来暂存p的下一个节点,防止断链。因此,我需要参考正确的实现方式。
接下来,我需要确保函数参数正确。用户提到的函数是Linklist Reverselist,但根据引用中的例子,函数可能接受LinkList &L作为参数。不过,在C语言中没有引用,所以应该使用指针的指针或者直接修改结构指针。但通常,在C中,如果链表是带头节点的,函数可能接受LinkList *L,但更常见的是直接传递LinkList(即结构指针),并通过修改节点的next指针来实现逆置,而头节点本身不需要改变,所以函数参数可以是LinkList L。
然后,我需要编写具体的步骤:
- 检查链表是否为空或只有一个节点(除了头节点),如果是,直接返回,无需处理。
- 定义两个指针,比如p和r。p初始指向第一个有效节点(头节点的next)。
- 将头节点的next置为NULL,这样头节点就变成一个空链表,后续通过头插法将节点插入。
- 遍历原链表,每次取出p指向的节点,用r保存p的下一个节点。
- 将p的next指向头节点的下一个节点,然后将头节点的next指向p,完成头插。
- 移动p到r,继续循环,直到p为NULL。
这样,最终头节点的next将指向原链表的最后一个节点,实现了逆置。
需要注意的边界情况包括空链表(只有头节点)或者链表只有一个元素,此时逆置后结果不变,但代码仍然需要处理这些情况而不会出错。
现在将这些步骤转化为C语言代码。例如:
void ReverseList(LinkList L) { if (L == NULL || L->next == NULL) { return; // 空链表或只有头节点 } LNode *p = L->next; // 第一个有效节点 LNode *r; L->next = NULL; // 将头节点分离出来 while (p != NULL) { r = p->next; // 保存下一个节点 p->next = L->next; // 将p插入到头节点之后 L->next = p; p = r; // 移动到下一个节点 } }
这样应该就能实现就地逆置了。需要确认是否正确处理了所有情况,比如当链表长度为1时,循环执行一次后完成逆置,结果正确。
用户可能还需要了解代码的具体解释,比如每个步骤的作用,以及为什么这样可以实现逆置。因此,在回答中需要详细说明每一步的操作,并确保代码语法正确,符合C语言的规范。
最后,根据用户的要求生成相关问题,可能涉及算法的时间复杂度、其他逆置方法,或者应用场景等。### 带头结点单链表就地逆置算法实现
通过头插法实现链表逆置,空间复杂度为$O(1)$,仅需调整指针指向即可完成操作[^3][^4]。
C语言实现代码
typedef struct LNode {
int data;
struct LNode *next;
} LNode, *LinkList;
void ReverseList(LinkList L) {
if (L == NULL || L->next == NULL)
return; // 空链表或仅有头结点无需处理
LNode *p = L->next; // p指向第一个有效结点
LNode *r; // 暂存p的后继结点
L->next = NULL; // 头结点分离为独立链表
while (p != NULL) {
r = p->next; // 保存下一个结点防止断链
p->next = L->next; // 头插法插入结点
L->next = p;
p = r; // 移动指针到原链表的下一个结点
}
}
步骤说明
- 初始化指针:
p
指向第一个有效结点,r
用于暂存后继结点 - 头结点分离:将头结点的
next
置空,形成空链表 - 遍历原链表:依次将每个结点通过头插法插入到头结点后
- 调整指针:每次插入后更新
p
到原链表的下一个结点,直至遍历完成
时间复杂度分析
- 时间复杂度:$O(n)$,需要遍历所有结点一次
- 空间复杂度:$O(1)$,仅使用固定数量的指针变量
示例说明
原链表:头结点 -> 1 -> 2 -> 3 -> NULL
逆置过程:
- 插入1:
头结点 -> 1 -> NULL
- 插入2:
头结点 -> 2 -> 1 -> NULL
- 插入3:
头结点 -> 3 -> 2 -> 1 -> NULL
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