链表反转全家桶（一）：动画详解单链表反转

单链表的反转是一个easy级别的题目，这个题目在力扣上的提交次数达到47万次，而且在面试中也频频出现，可谓是大受欢迎，它的兄弟们也跟着风光了。这道题本身是比较简单的，而它的“难兄难弟”就不是那么简单了。今天这篇文章先从简单开始，分析单链表的反转。

题目描述如下。

反转一个单链表。

示例:

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

方法一：双指针迭代
迭代法在于，在遍历链表的过程中逐个改变链表节点的指向，重点在于在改变节点指向的同时，不使链表产生断链。我们可以使用两个变量pre和cur来表示当前访问到的节点和前一个节点，要使cur.next = pre，为了能使链表继续向前迭代，我们还需要提前记录当前节点的下一个节点，并把下个节点赋值给cur变量。
动画演示如下。

class Solution {
    public ListNode reverseList(ListNode head) {
        if (head == null || head.next == null) {
            return head;
        }
        ListNode pre = null, cur = head;
        while (cur != null) {
            ListNode node = cur.next;
            cur.next = pre;
            pre = cur;
            cur = node;
        }
        return pre;
    }
}

复杂度分析

• 时间复杂度：O(n)。
• 空间复杂度：O(1)。

方法二：递归
递归是个神奇的存在，那么简单，又那么复杂，有时觉得它很近，实际上它却那么远，有时觉得重新认识了它，可它还是那个它，从未改变过。每一次使用递归，都会对它理解更深一点。

递归法解决链表反转在于假设已经反转好链表的其他节点，当前节点怎么处理。假设链表为

$$ N_1 \rightarrow N2 \rightarrow ... \rightarrow N_k \rightarrow N_{k+1} \rightarrow ... \rightarrow N_n $$

如果$N_{k+1}$到$N_n$部分已经反转完成，那么链表的结构是这个样子的：

$$ N_1 \rightarrow N2 \rightarrow ... \rightarrow N_k \rightarrow N_{k+1} \leftarrow ... \leftarrow N_n $$

当前节点在$N_{k}$的位置，为了使$N_{k+1}$和$N_k$的指向进行改变，我们要做如下操作：

$$ N_k.next.next = N_k $$

代码如下：

class Solution {
    public ListNode reverseList(ListNode head) {
        if (head == null || head.next == null) {
            return head;
        }
        ListNode node = reverseList(head.next);
        head.next.next = head;
        head.next = null;
        return node;
    }
}

链表反转使用递归，是让人觉得很惊艳的解法，但也不太好理解，下面借助动画慢放递归调用的过程。

复杂度分析

• 时间复杂度：O(n)。
• 空间复杂度：O(n)，使用了递归，递归的栈深度为n。

下集预告，单链表反转的“二哥”：

• 两两交换链表中的节点