Create ReverseLinkedList.md

206. Reverse Linked List/ReverseLinkedList.md

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+# step1 何も見ずに解く
+## 解答
+- Stackを使って実装
+  - Stackを使わなくても書けそうな気がするが、どうしてStackのセクションにあるのだろう。
+- 当初、末尾の要素のnextをnullにするのを忘れていた。
+  - 最後の要素だけが問題になるので、ループ完了後に`newTail.next = null;`としているが、ループの中で上書きした方が読み手にとって自然だろうか。
+- 計算量
+  - 時間計算量: O(n)
+  - 空間計算量: O(n)
+```java
+/**
+ * Definition for singly-linked list.
+ * public class ListNode {
+ *     int val;
+ *     ListNode next;
+ *     ListNode() {}
+ *     ListNode(int val) { this.val = val; }
+ *     ListNode(int val, ListNode next) { this.val = val; this.next = next; }
+ * }
+ */
+class Solution {
+    public ListNode reverseList(ListNode head) {
+        if (head == null) {
+            return null;
+        }
+        // Stackとして使用
+        Deque<ListNode> nodeStack = new ArrayDeque<>();
+        ListNode node = head;
+
+        // 全ノードをStackに積む
+        while (node != null) {
+            nodeStack.push(node);
+            node = node.next;
+        }
+
+        // 逆順のLinked Listを生成
+        ListNode newHead = nodeStack.pop();
+        ListNode newTail = newHead;
+        while (!nodeStack.isEmpty()) {
+            newTail.next = nodeStack.pop();
+            newTail = newTail.next;
+        }
+        // 元の順序の時の参照が残っているので初期化
+        newTail.next = null;
+        return newHead;
+    }
+}
+```
+- 同様の実装で入力非破壊版も書いてみる
+```java
+class Solution {
+    public ListNode reverseList(ListNode head) {
+        if (head == null) {
+            return null;
+        }
+        // Stackとして使用
+        Deque<int> valStack = new ArrayDeque<>();
+        ListNode node = head;
+
+        while (node != null) {
+            valStack.push(node.val);
+            node = node.next;
+        }
+        ListNode newHead = new ListNode(valStack.pop());
+        ListNode newTail = newHead;
+        while (!valStack.isEmpty()) {
+            newTail.next = new ListNode(valStack.pop());
+            newTail = newTail.next;
+        }
+        return newHead;
+    }
+}
+```
+- Stackを使わない実装
+- prev、current、nextの対比とするのが分かりやすいかと思ったが、prevをreturnしているのがちょっと気持ち悪い
+- 計算量
+  - 時間計算量: O(n)
+  - 空間計算量: O(1)
+```java
+class Solution {
+    public ListNode reverseList(ListNode head) {
+        if (head == null) {
+            return null;
+        }
+        ListNode current = head;
+        ListNode prev = null;
+        while (current != null) {
+            ListNode next = current.next;
+            current.next = prev;
+            prev = current;
+            current = next;
+        }
+        return prev;
+      }
+}
+```
+
+# step2 他の方の解答を見る
+- 7問目まで進めてやっと書き方の幅に思い至る
+  - ここで手が止まってしまった
+  - 網羅的にしようとするとキリがないな
+    - とりあえず気に入ったものを記す
+  - 色々な書き方の方針を自然言語で理解することを意識してみる
+## 解答
+- step1で書いた実装の変数名を修正
+  - `prev`→`newHead`とした方が分かりやすいか
+    - step3では`reversedHead`にした
+```java
+class Solution {
+    public ListNode reverseList(ListNode head) {
+        if (head == null) {
+            return null;
+        }
+        ListNode node = head;
+        ListNode newHead = null;
+        while (node != null) {
+            ListNode next = node.next;
+            node.next = newHead;
+            newHead = node;
+            node = next;
+        }
+        return newHead;
+      }
+}
+```
+- https://github.com/akmhmgc/arai60/pull/7/files
+- 1ノードずつ逆順のLinked Listの先頭に繋いでいく
+- 上の実装とやっていることはほぼ同じだが、すっきりした実装に
+```java
+class Solution {
+    public ListNode reverseList(ListNode head) {
+        ListNode newHead = null;
+        ListNode node = head;
+
+        while (node != null) {
+            newHead = new ListNode(node.val, newHead);
+            node = node.next;
+        }
+        return newHead;
+    }
+}
+```
+- 再帰の実装
+- https://github.com/colorbox/leetcode/pull/22/files
+- 末尾再帰の実装
+- 先頭から順に逆に繋ぎ直す。繋ぎ直した結果は第二引数で受け渡し
+```java
+class Solution {
+    public ListNode reverseList(ListNode head) {
+        return reverseListHelper(head, null);
+    }
+
+  /**
+   * 未処理のLinked Listから一つ取り出して、逆順のLinked Listの先頭に繋ぐ
+   * @param head 未処理のLinked Listの先頭
+   * @param newHead 逆順に繋ぎ直したLinked Listの先頭
+   * @return 逆順に繋ぎ直したLinked Listの先頭
+   */
+  private ListNode reverseListHelper(ListNode head, ListNode newHead) {
+        if (head == null) {
+            return newHead;
+        }
+        ListNode next = head.next;
+        head.next = newHead;
+        return reverseListHelper(next, head);
+    }
+}
+```
+- https://github.com/nanae772/leetcode-arai60/pull/8/files
+- 末尾ではなく処理の途中で再帰した実装。こちらの方は再帰の処理結果を引き継がなくていいので引数が1つで済む
+  - 末尾で再帰の方が処理の流れがイメージしやすく感じた
+- 入力のLinked Listの末尾から先頭に向かって、Linked Listを繋ぎ直す
+```java
+class Solution {
+    public ListNode reverseList(ListNode head) {
+        return reverseListHelper(head);
+    }
+
+  private ListNode reverseListHelper(ListNode node) {
+        if (node == null || node.next == null) {
+            return node;
+        }
+        ListNode headReversed = reverseListHelper(node.next);
+        ListNode tailReversed = node.next;
+        tailReversed.next = node;
+        node.next = null;
+        return headReversed;
+    }
+}
+```
+# step3 3回ミスなく書く
+
+## 解答
+- 1ノードずつ逆順のLinked Listの先頭に繋いでいく
+```java
+class Solution {
+    public ListNode reverseList(ListNode head) {
+        ListNode node = head;
+        ListNode reversedHead = null;
+        while(node != null) {
+            ListNode next = node.next;
+            node.next = reversedHead;
+            reversedHead = node;
+            node = next;
+        }
+        return reversedHead;
+    }
+}
+```