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BAT 经典算法笔试题 —— 逆转单向链表

不善言谈的优秀程序员在面试中往往是要吃巨亏的,你没有办法通过说话来轻易证明自己的实力。不论是大厂还是小厂,大部分面试官都不具备优秀的面试能力,它们也只能通过三言两语观察一下面试者的表面工夫。有很多这样吃了亏的程序员,不喜欢准备面试,不喜欢吹嘘虚假的不存在的经验和能力,甚至连网上的笔试题都懒得做,因为在实际工作中这些鸟题根本一点都用不上。

但是这并不是什么值得骄傲的真诚,面试不做准备是对目标企业的不尊重,也是个人性格上自大的一种表现。虽然所有的面试官都希望面试者是真实的无虚假的不做表面文章的,但是这样的人真的站在你面前时,几乎所有的面试官往往又都看不上。

那如何在尽量少做表面功夫的基础上让面试官能够看上你?其中的方法之一就是展现平时个人优秀的作品和实现代码,但是这需要时间需要实打实的功夫,能够有机会作出优秀个人作品的人并不多见,大多数人都在忙碌的工作中耗尽了所有的时间。那还有一个方法就是在笔试阶段大显身手,让自己优秀的代码能力跃然纸上,让面试官瞬间对你产生不一样的感觉。

不要被笔试阶段那些算法题给吼到了,在你眼里似乎它们是为程序天才们准备的。其实大多数公司的笔试题也是来源于网上,那些被无数人做烂的题目。你被题目搞晕了而别人没有,那是因为别人已经做过这道题了,而不是智商所致。

就拿今天我要讲的算法题 —— 逆转单向链表,它是一个非常简单的题目,但是如果你是第一次见到这道题,将它完完整整没有 bug 的写出来是着实需要费一番功夫的。期望在那短短的笔试题环节就轻松搞定这道题,那真是非常有算法天赋的人才能做到的事。难道大厂里面的程序员个个都是天才,鬼才相信。天才总是极少数的,多数都是像老钱这样的庸才。

好,言归正传,下面我们开始讲解今天的算法题 —— 逆转单向链表。首先这是一个单向的链表,不同于 Java 里面的 LinkedList,它是双向的链表。链表中每个节点之间通过 next 指针串接起来,会有一个链表头和链表尾指针 hold 住整个链表。逆转的任务就是将 head -> a -> b -> c -> d <- tail 变成 head -> d -> c -> b -> a <- tail。

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链表结构表示

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class Node<T> {
	T value;
	Node<T> next;

	Node(T value) {
		this.value = value;
	}
}

class ReverseLinkedList<T> {
  Node<T> head, tail;
}
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链表构造器

我们需要将所有的元素一个一个的使用 next 指针串接起来,链表的头尾节点要用 head 和 tail 变量把持住。加入新元素时,需要调整尾部节点的 next 指针,指向新加入的元素节点。

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class ReverseLinkedList<T> {
  private Node<T> head, tail;
  
  public ReverseLinkedList(T... values) {
	for (T value : values) {
		if (tail == null) {
            // 第一个节点
			head = tail = new Node<>(value);
		} else {
            // 后面的节点往链表尾部追加
			Node<T> oldTail = tail;
			oldTail.next = tail = new Node<>(value);
		}
	}
  }
}

ReverseLinkedList<Integer> l = new ReverseLinkedList<>(1,2,3,4,5,6);
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链表内容呈现

我们需要提供一个链表的输出方法,以便快速对比逆转后链表的内容是否正确

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class ReverseLinkedList<T> {
  private Node<T> head, tail;

  public String toString() {
	StringBuilder sb = new StringBuilder();
	sb.append('[');
	Node<T> cur = head;
	while (cur != null) {
		sb.append(cur.value);
		cur = cur.next;
		if (cur != null) {
			sb.append(',');
		}
	}
	sb.append(']');
	return sb.toString();
  }
}
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迭代逆转算法

循环调整 next 指针是最容易想到的方法,但是要将指针精确地逆转正确其实并不容易。下面代码中的循环部分很短,但是却很精致,使用了三个临时局部变量 cur、next 和 nextnext,稍有不慎就会出错。

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当我写完下面这段代码时,虽然可以正常运行出期望的结果,但是总当心哪里会有遗漏,是不是什么地方少了个 if else,这就是编写算法代码时常见的心理状态。

class ReverseLinkedList<T> {
  private Node<T> head, tail
  
  public ReverseLinkedList<T> reverseByLoop() {
    // 空链表或者单元素都无需处理
	if (head == tail) {
		return this;
	}
	Node<T> cur = head;
	Node<T> next = cur.next;
	while (next != null) {
		Node<T> nextnext = next.next;
		next.next = cur;
		cur = next;
		next = nextnext;
	}
	tail = head;
	tail.next = null;
	head = cur;
	return this;
  }
}
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递归逆转算法

使用递归的思想来解决这个问题也是一个很好的主意,只不过当链表特别长时,调用栈会很深,链表长到一定程度就会抛出臭名昭著的异常 StackOverflowException。

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class ReverseLinkedList<T> {
  private Node<T> head, tail

  public ReverseLinkedList<T> reverseByRecursive() {
	Node<T> oldTail = tail;
	tail = reverseFrom(head);
	tail.next = null;
	head = oldTail;
	return this;
  }

  private Node<T> reverseFrom(Node<T> from) {
  	if (from == tail) {
	  return from;
	}
	Node<T> end = reverseFrom(from.next);
	end.next = from;
	return from;
  }
}
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完整代码

package leetcode;

public class ReverseLinkedList<T> {

	static class Node<T> {
		T value;
		Node<T> next;

		Node(T value) {
			this.value = value;
		}
	}

	Node<T> head;
	Node<T> tail;

	@SafeVarargs
	public ReverseLinkedList(T... values) {
		for (T value : values) {
			if (tail == null) {
				head = tail = forNode(value);
			} else {
				Node<T> oldTail = tail;
				oldTail.next = tail = forNode(value);
			}
		}
	}

	public ReverseLinkedList<T> reverseByLoop() {
		if (head == tail) {
			return this;
		}
		Node<T> cur = head;
		Node<T> next = cur.next;
		while (next != null) {
			Node<T> nextnext = next.next;
			next.next = cur;
			cur = next;
			next = nextnext;
		}
		tail = head;
		tail.next = null;
		head = cur;
		return this;
	}

	public ReverseLinkedList<T> reverseByRecursive() {
		Node<T> oldTail = tail;
		tail = reverseFrom(head);
		tail.next = null;
		head = oldTail;
		return this;
	}

	private Node<T> reverseFrom(Node<T> from) {
		if (from == tail) {
			return from;
		}
		Node<T> end = reverseFrom(from.next);
		end.next = from;
		return from;
	}

	public String toString() {
		StringBuilder sb = new StringBuilder();
		sb.append('[');
		Node<T> cur = head;
		while (cur != null) {
			sb.append(cur.value);
			cur = cur.next;
			if (cur != null) {
				sb.append(',');
			}
		}
		sb.append(']');
		return sb.toString();
	}

	private static <T> Node<T> forNode(T value) {
		return new Node<>(value);
	}

	public static void main(String[] args) {
		ReverseLinkedList<Integer> rl = new ReverseLinkedList<>(1, 2, 3, 4, 5, 6);
		System.out.println(rl.reverseByRecursive().reverseByRecursive());
	}
}
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