Create 206. Reverse Linked List.md

206. Reverse Linked List/206. Reverse Linked List.md

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+https://leetcode.com/problems/reverse-linked-list/description/
+
+Given the head of a singly linked list, reverse the list, and return the reversed list. 
+
+Example 1:
+
+
+Input: head = [1,2,3,4,5]
+Output: [5,4,3,2,1]
+Example 2:
+
+
+Input: head = [1,2]
+Output: [2,1]
+Example 3:
+
+Input: head = []
+Output: []
+
+
+Constraints:
+
+The number of nodes in the list is the range [0, 5000].
+-5000 <= Node.val <= 5000
+
+
+Follow up: A linked list can be reversed either iteratively or recursively. Could you implement both?　
+
+## STEP 1
+### stack
+Arai 60の分野で言うとstackで分類されていたのでstackで書いてみる。
+```python
+# Definition for singly-linked list.
+# class ListNode:
+#     def __init__(self, val=0, next=None):
+#         self.val = val
+#         self.next = next
+class Solution:
+    def reverseList(self, head: Optional[ListNode]) -> Optional[ListNode]:
+        if head is None or head.next is None:
+            return head
+        visited_nodes = []
+        node = head 
+        while node is not None:
+            visited_nodes.append(node)
+            node = node.next 
+        new_head = visited_nodes.pop()
+        node = new_head 
+        while visited_nodes:
+            node.next = visited_nodes.pop()
+            node = node.next
+        node.next = None
+        return new_head
+```
+
+### recursive
+多分再帰でも解けそう？と思ったのでイメージしてみる。
+まずbase caseを考える。
+nodeが単体、つまりnode.nextがない場合、素直にnodeを返す。
+次にinductive stepを考える。
+reverseList()で返ってきた配列はすでにひっくり返っていて、それにどうやって連結するかイメージする。1 -> 2 -> 3 -> 4 -> 5 の例だと 1 -> 2 の1を今持ってて再帰で返ってきたのは 2 <- 3 <- 4 <- 5の5の部分。返ってきたやつの2のnodeの次に1をくっつけたい。素直に返ってきたものをまた遡ると時間がかるけど、この2は今持ってる1のnextでもあるから1のnextのnextを1にするというちょっと循環っぽい見た目のことをやると連結できて、で今の1のnextをNoneにすれば循環しなくなる。終わったら5の部分を返す。
+例外としてNoneが来たときはそのままNoneを返したいのでbase caseの時にまとめて処理しておくので大丈夫そう。これをコードに起こしていく。
+```python
+class Solution:
+    def reverseList(self, head: Optional[ListNode]) -> Optional[ListNode]:
+        if head is None or head.next is None:
+            return head
+        reversed_nodes = self.reverseList(head.next)
+        head.next.next = head
+        head.next = None
+        return reversed_nodes
+```
+
+
+### iterative
+iterativeでも解けるはずなんだけど。ちょっと頭の中だけではイメージするのが苦手なのでお絵描き。本番も実地だったらホワイトボードに書かせてもらえるんだけどどうなんだろう？オンラインの時も何かかけるものを用意しておいて見せればいいんだろうか。
+
+```python
+class Solution:
+    def reverseList(self, head: Optional[ListNode]) -> Optional[ListNode]:
+        prev_node = None
+        node = head
+        while node is not None:
+            next_node = node.next
+            node.next = prev_node
+            prev_node = node 
+            node = next_node
+        return prev_node
+```
+
+## STEP 2
+
+### stack
+変数の名前をちょっと修正。
+```python
+class Solution:
+    def reverseList(self, head: Optional[ListNode]) -> Optional[ListNode]:
+        if head is None:
+            return head
+        stacked_nodes = []
+        node = head
+        while node is not None:
+            stacked_nodes.append(node)
+            node = node.next
+        new_head = stacked_nodes.pop()
+        node = new_head
+        while stacked_nodes:
+            node.next = stacked_nodes.pop()
+            node = node.next
+        node.next = None
+        return new_head
+```
+
+### recursive 
+ログを色々と読んだが、再帰の時に頭と尻尾が欲しいんだったら最初から渡せば良い。つながったままひっくり返すのを考えるのは難しいから先に切ってひっくり返した後またくっつける方が楽。という発想はあんまりなかった。本番の緊張を考えればこういう方法で一旦書いてしまった方が初めから綺麗に書こうとして書けなくて時間を空費するリスクを抑えられると思った。書いてみた後にうまい最適化を思いつくかもしれない。
+
+```python
+class Solution:
+    def reverseList(self, head: Optional[ListNode]) -> Optional[ListNode]:
+        def recursive_reverse(node):
+            if node is None or node.next is None:
+                return node, node
+            to_reversed_head = node.next
+            node.next = None
+            yet_reversed_node = node
+            reversed_head, reversed_tail = recursive_reverse(to_reversed_head)
+            reversed_tail.next = yet_reversed_node
+            return reversed_head, yet_reversed_node
+        reversed_head, reversed_tail = recursive_reverse(head)
+```
+
+### iterative
+改善点は特に思いつかない。
+```python
+class Solution:
+    def reverseList(self, head: Optional[ListNode]) -> Optional[ListNode]:
+        prev_node = None
+        node = head 
+        while node is not None:
+            next_node = node.next
+            node.next = prev_node
+            prev_node = node
+            node = next_node
+        return prev_node
+```
+
+### STEP 3
+stackの方は別にいいかと思ったのでiterativeとrecursiveを2種類練習。
+### iterative
+```python
+class Solution:
+    def reverseList(self, head: Optional[ListNode]) -> Optional[ListNode]:
+        prev_node = None
+        node = head
+        while node is not None:
+            next_node = node.next
+            node.next = prev_node
+            prev_node = node
+            node = next_node
+        return prev_node
+```
+
+### recursive
+```python
+class Solution:
+    def reverseList(self, head: Optional[ListNode]) -> Optional[ListNode]:
+        def reverse_recursively(node):
+            if node is None or node.next is None:
+                return node, node
+            reversing_head = node.next
+            node.next = None
+            yet_reversed_node = node
+            reversed_head, reversed_tail = reverse_recursively(reversing_head)
+            reversed_tail.next = yet_reversed_node
+            return reversed_head, yet_reversed_node
+        reversed_head, reversed_tail = reverse_recursively(head)
+        return reversed_head
+```
+
+```python
+class Solution:
+    def reverseList(self, head: Optional[ListNode]) -> Optional[ListNode]:
+        if head is None or head.next is None:
+            return head
+        reversed_head = self.reverseList(head.next)
+        head.next.next = head
+        head.next = None
+        return reversed_head
+```