从数组与链表到单链表的反转，一文带你吃透

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阿粉发现大家在说链表的时候，就会常说另外一个概念：数组。

既然数组和链表，常常会拿到一起做比较。那咱们今天就先来说说数组和链表。

数组与链表

数组最大的一个特点就是，需要一块连续的内存空间。假设现在内存空间剩余了 1MB ，但是它不是连续的，这个时候申请一个大小为 1MB 的数组，会告诉你申请失败，因为这个内存空间不连续。

链表最大的一个特点是，不需要一块连续的内存空间。还是上面那个例子，如果申请的不是大小为 1MB 的数组，而是链表，就会申请成功。

如果只是理解到了这个层面，你是不是会觉得，我以后一直用链表这种数据结构就可以了?不不不，数组也有它自己的优势。

阿粉在查阅相关资料时，发现数组简单易用，又因为它使用的是连续内存空间，就可以借助 CPU 的缓存机制，预读数组中的数据，因而访问效率更高，所以在插入，删除操作比较少，而查询比较多的情况下，使用数组是比较有优势的。

链表

在内存中不是连续存储，对 CPU 缓存机制不够友好，也就没办法进行有效预读。所以链表适用于在插入，删除操作比较多的情况下使用。

链表链表分为单链表，循环链表，和双向链表。

对于单链表来说，它的第一个节点也就是头结点记录着链表的基地址，而最后一个节点也就是尾节点则指向一个空地址 NULL ，循环链表也可以理解成特殊的单链表，只不过尾节点由原来指向一个空地址 NULL 改为了指向头结点。

单链表是这样的：

 

 

 

 

循环链表是这样的：

 

 

 

 

但是在实际开发中，更加常用的链表结构是：双向链表。

它的结构是这样的：

 

 

 

 

我们能够看到它的特点是：占用内存较多，支持双向遍历。因为它有两个指针，所以相对单链表，一个数据就会多占用一些内存。

既然它占用内存较多，为什么在实际开发中还比较常用呢，这里面有一个思想在里面，咱们具体来讲讲。

我们知道，单链表，双链表在删除的时候，时间复杂度为 O(1) ，但是在实际开发中它的时间复杂度并不是这样，为什么呢?

这样想，一般在做数据删除的时候，你的操作是怎样的?

首先，查找在节点中「值等于给定某个值」的节点，找到之后再做删除对吧?也就是说在删除之前，是需要做查找这个工作的。而单向链表和双向链表在查找的时候时间复杂度为 O(n) ，因为它为了找到这个要删除的元素，需要将所有的元素都遍历一遍。将上面过程梳理一下就是，查找时间复杂度为 O(n) ，删除时间复杂度为 O(1) ，总的时间复杂度为 O(n) 。

以上过程在双链表中是怎样的呢?因为双链表支持双向遍历，所以查找这个操作对它来说时间复杂度为 O(1) ，因为它是双向遍历，所以在查找元素时，不需要将所有的元素进行遍历，删除时时间复杂度为 O(1) ，总的时间复杂度为 O(1) 。

因为双向链表的时间复杂度为 O(1) ，所以在开发中它是比较受欢迎的。而在这其中体现的一个最重要的思想就是：空间换时间。

当内存空间相对时间来说不是那么重要的话，那我们是不是就可以忽略次要的因素，着重解决主要矛盾?

光说不做不符合阿粉的风格啊。阿粉今天实现了一个比较常见的单链表操作---单链表反转

单链表反转代码实现

 

 
public class ReverseList { 
    public static class Node{ 
        private int data; 
        private Node next; 
 
        public Node(int data , Node next){ 
            this.data=data; 
            this.next=next; 
        } 
        public int getData(){ 
            return data; 
        } 
    } 
     
    public static void main(String[] args){ 
        // 初始化单链表 
        Node node5=new Node(5,null); 
        Node node4=new Node(4,node5); 
        Node node3=new Node(3,node4); 
        Node node2=new Node(2,node3); 
        Node node1=new Node(1,node2); 
        // 调用反转方法 
        Node reverse=reverse(node1); 
        System.out.println(reverse); 
    } 
     
     
    public static Node reverse(Node list){ 
        Node current=list, // 定义 current 为当前链表 
                afterReverse=null;   // 定义 afterReverse 为转换之后的新链表,初始为 null 
        // 当前链表不为空,进行反转操作 
        while (current!=null){ 
            // 1. 保存当前节点的 next 指针指向的链表 
            Node next=current.next; 
            // 2. 将当前节点的 next 指针指向反转之后的新链表 
            current.next=afterReverse; 
            // 3. 保存当前的链表状态到新链表中 
            afterReverse=current; 
            // 4. 将当前节点指针后移一位,进行下一次循环 
            current=next; 
        } 
        return afterReverse; 
    } 
} 

接下来咱们断点调试，看看每次结果：

初始状态：

 

 

 

 

第一次循环结束

 

 

 

 

第二次循环结束

 

 

 

 

第三次循环结束

 

 

 

第四次循环结束

 

 

 

 

第五次循环结束

 

 

 

在写这篇文章的时候，特别是单链表反转那一块，考虑了很久，借鉴网上思路做出来，有的思路真的是很巧妙。

在阿粉的一步步断点调试 + 手写代码下，终于拿下了单链表反转。你掌握了嘛?

参考《极客时间》算法面试通关40讲