写在前面

小编在刷题的时候发现理解递归的详细过程是一件很难的事情，脑袋就像是一团浆糊，总是有大大的问号？直到跟着PyCharm调试一下才大致明白详细的逻辑，所以后面附上详细的PyCharm运行程序供小伙伴调试理解。

题目描述

定义一个函数，输入一个链表的头节点，反转该链表并输出反转后链表的头节点。

示例:

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

限制：0 <= 节点个数 <= 5000

题目解析

如下图所示，题目要求将链表反转。本文介绍迭代（双指针）、递归两种实现方法。
在这里插入图片描述

方法一：迭代（双指针）

考虑遍历链表，并在访问各节点时修改 next 引用指向，算法流程见注释。

复杂度分析：

时间复杂度 O(N)：遍历链表使用线性大小时间。
空间复杂度 O(1)：变量 pre 和 cur 使用常数大小额外空间。

在这里插入图片描述

Python代码

class Solution:
    def reverseList(self, head: ListNode) -> ListNode:
        cur, pre = head, None
        while cur:
            tmp = cur.next # 暂存后继节点 cur.next
            cur.next = pre # 修改 next 引用指向
            pre = cur      # pre 暂存 cur
            cur = tmp      # cur 访问下一节点
        return pre

利用 Python 语言的平行赋值语法，可以进一步简化代码（但可读性下降）：

class Solution:
    def reverseList(self, head: ListNode) -> ListNode:
        cur, pre = head, None
        while cur:
            cur.next, pre, cur = pre, cur, cur.next
        return pre

方法二：递归

考虑使用递归法遍历链表，当越过尾节点后终止递归，在回溯时修改各节点的 next 引用指向。

recur(cur, pre) 递归函数：

终止条件：当 cur 为空，则返回尾节点 pre （即反转链表的头节点）；
递归后继节点，记录返回值（即反转链表的头节点）为 re ；
修改当前节点 cur 引用指向前驱节点 pre ；
返回反转链表的头节点res ；
reverseList(head) 函数：
调用并返回 recur(head, null)。传入 null 是因为反转链表后， head 节点指向 null ；

复杂度分析：

时间复杂度 O(N) ：遍历链表使用线性大小时间。
空间复杂度 O(N) ：遍历链表的递归深度达到 N ，系统使用 O(N) 大小额外空间。

Python代码

class Solution:
    def reverseList(self, head: ListNode) -> ListNode:
        def recur(cur, pre):
            if not cur: return pre     # 终止条件
            res = recur(cur.next, cur) # 递归后继节点
            cur.next = pre             # 修改节点引用指向
            return res                 # 返回反转链表的头节点
        
        return recur(head, None)       # 调用递归并返回

PyCharm调试代码

class Solution(object):
    def reverseList(self, head):
        """
        :type head: ListNode
        :rtype: ListNode
        """

        # Method 1 迭代/双指针
        # cur, pre = head, None
        # while cur:
        #     tmp = cur.next  # 暂存后继节点 cur.next
        #     cur.next = pre  # 修改 next 引用指向
        #     pre = cur  # pre 暂存 cur
        #     cur = tmp  # cur 访问下一节点
        # return pre
        # Method 2：递归
        def recur(cur, pre):
            if not cur: return pre  # 终止条件
            res = recur(cur.next, cur)  # 递归后继节点
            cur.next = pre  # 修改节点引用指向
            return res  # 返回反转链表的头节点

        return recur(head, None)  # 调用递归并返回

class ListNode(object):
    def __init__(self, x):
        self.val = x
        self.next = None


listNode = ListNode(1)
tmp = listNode
for i in range(2, 6):
    tmp.next = ListNode(i)
    tmp = tmp.next

solution = Solution()
listNode = solution.reverseList(listNode)
print([listNode.val, listNode.next.val, listNode.next.next.val, listNode.next.next.next.val,
       listNode.next.next.next.next.val])