3 如何进行程序设计才能最有效地解决复杂编程问题

0 引言

大概是从项目结题之后开始刷题的。自己的目标也很明确，一定要去民企，最好是互联网公司。但是刷了一些题目之后，发现自己虽然能解决一些问题，但是有时候脑子会卡壳，无法从全局上把握问题。思考之后感觉是自己程序设计以及系统性思维的能力还没有上来，因此写个帖子总结一下，此贴会不断更新。以下是本人对“如何进行程序设计才能最有效地解决复杂编程问题”的一点思考。我把解决这个问题分成了四个步骤，在分析的同时会举出具体的例子帮助大家理解。

1 抽象问题具体化

举例：【反转链表问题】定义一个函数，输入一个链表的头结点，反转该链表并输出反转后链表的头结点。链表结点定义如下：
struct ListNode
{
　　int  m_nKey;
　　ListNode*  m_pNext;
}

面对一个编程问题，我们通常都要采用“抽象问题具体化”的方法使自己更好地理解问题。原因当然很简单，具体的情景是局部的，包含的信息量少，所以大脑接受起来比较容易；而抽象问题往往从多个具体情景中抽象而来，包含的信息量大，大脑理解起来很困难。举个例子，国标字字珠玑，虽然字数很少，但是看起来很是费劲，需要借助他人或者工具书的帮助才能够理解。  我们在面对复杂编程问题时，也要借鉴这种思路。下面开始对问题进行分析。

举例1：输入一个链表，"head->2->3->7->8->NULL"，把链表反转之后是"reverseHead->8->7->3->2->NULL",最后返回一个reverseHead即可;

举例2：输入一个空链表，什么操作也不做，返回原来的头结点即可，reverseHead = head，返回即可；

举例3：输入一个只有一个结点的链表，"head->2->NULL"，把链表反转之后是 "reverseHead->2->NULL",最后返回一个reverseHead即可；

举例4：输入一个只有两个结点的链表，"head->2->3->NULL",把链表反转之后是"reverseHead->3->2->NULL",最后返回一个reverseHead即可。

2 具体问题抽象化

（1）对具体的例子进行抽象分析

从1中的四个例子可以作出如下分析。

1）问题的输入是什么。“一个链表的头结点”，表明该函数需要传入的参数为一个头结点，类似于  ListNode* head 这种。

2）问题的输出是什么。“反转后链表的头结点”，表明该函数需要return一个头结点，类似于 ListNode* reverseHead 这种。

3）具体的问题是什么。“反转链表”，表明该函数需要进行的操作是将当前结点的指针指向前一个结点。其中包含例外情况，将在下面的测试用例中具体讨论。

4）接口、变量、操作流程图

接口定义为：ListNode* ReverseList(ListNode* head); 

变量定义为：p（当前结点），pPre(指向当前结点的结点)，pNext（当前结点下一个结点），reverseHead(返回结点)

操作流程图如图所示。

 

（3）测试用例

设函数的接口为 ListNode* ReverseList(ListNode* head); 

测试用例应当分为几类。根据（1）3）例外情况，应当分为以下几类。

1）空链表，直接什么都不做，返回head即可。    

/* head = NULL
*/
ListNode* head = NULL;

ListNode* reverseNode = ReverseList(head) ;

2）一个结点，直接什么都不做，返回head即可。

/*
* head -> 1 -> NULL
*/
ListNode* head = NULL;    // 存疑
ListNode* pNode1;
pNode1->m_mKey = 1;
pNode1->m_pNext = NULL;
head = pNode1;
ListNode* reverseNode = ReverseList(head) ;

3）两个及两个以上结点，需要遍历结点，遍历一遍即可。

/*
* head -> 1 -> 2 -> NULL
*/
ListNode* head = NULL;    // 存疑
ListNode* pNode1，pNode2;
pNode1->m_mKey = 1, pNode2->m_nKey = 2;
pNode1->m_pNext = pNode2, pNode2->m_pNext = NULL;
head = pNode1;
ListNode* reverseNode = ReverseList(head) ;

 3 开始demo

ListNode* ReverseList(ListNode* head){

　　if(head == NULL || head->next == NULL)
　　　　return head;
　　ListNode* pPre = NULL;
　　ListNode* p = head;
　　ListNode* pNext;
　　ListNode* reverseHead = NULL;
　　while(p->next != NULL){
　　　　pNext = p->next;
　　　　p->next = pPre;
　　　　pPre = p;
　　　　p = pNext;
　　}
　　p->next = pPre;
　　reverseHead = p;
　　return reverseHead;

}

4 写完代码，用2中的测试用例进行测试，保证测试用例全部通过

5 代码升级

（1）流程分析：在操作流程图中，存在两处判断。

1）结点是否为空 || 结点的指针是否为空

2）判断循环是否结束，p->m_next == NULL?

存在冗余，可以修改为判断p == NULL?  另外，出循环的时候无法获取在循环内作一定修改。

（2）修改结果

    ListNode* ReverseList(ListNode* head) {
        ListNode* pFront = NULL;
        ListNode* p = head;
        ListNode* reverseHead= NULL; // 关键点
        while(p != NULL){
            ListNode* pNext = p->next;  // 保存当前结点的下一个结点
            p->next = pFront;
            pFront = p;
            p = pNext;          
        }
        reverseHead= pFront; // 避免链表断开
        return reverseHead;
    }