链表(下):如何轻松写出正确的链表代码
如何轻松写出正确的链表代码
- 理解指针或引用的含义
将某个变量赋值给指针,实际上就是将这个变量的地址赋值给指针,或者反过来说,指针中存储了这个变量的内存地址,指向了这个变量,通过指针就能找到这个变量。
如:在编写链表代码的时候,我们经常会有这样的代码:p->next=q。这行代码是说,p 结点中的 next 指针存储了 q 结点的内存地址。
还有一个更复杂的,也是我们写链表代码经常会用到的:p->next=p->next->next。这行代码表示,p 结点的 next 指针存储了 p 结点的下下一个结点的内存地址。
- 警惕指针丢失和内存泄漏
如图所示,我们希望在结点 a 和相邻的结点 b 之间插入结点 x,假设当前指针 p 指向结点 a。如果我们将代码实现变成下面这个样子,就会发生指针丢失和内存泄露。
p.next = x; // 将p的next指针指向x结点;
x.next = p.next; // 将x的结点的next指针指向b结点;
p->next 指针在完成第一步操作之后,已经不再指向结点 b 了,而是指向结点 x。
第 2 行代码相当于将 x 赋值给 x->next,自己指向自己。因此,整个链表也就断成了两半,从结点 b 往后的所有结点都无法访问到了。
我们插入结点时,一定要注意操作的顺序,要先将结点 x 的 next 指针指向结点 b,再把结点 a 的 next 指针指向结点 x,这样才不会丢失指针,导致内存泄漏。所以,对于刚刚的插入代码,我们只需要把第 1 行和第 2 行代码的顺序颠倒一下就可以了。
3. 利用哨兵简化实现难度
回顾单链表结点删除操作。如果要删除结点 p 的后继结点,我们只需要一行代码就可以搞定。
p.next = p.next.next;
但是,当我们要向一个空链表中插入第一个结点,刚刚的逻辑就不能用了。我们需要进行下面这样的特殊处理,其中 head 表示链表的头结点。所以,从这段代码,我们可以发现,对于单链表的插入操作,第一个结点和其他结点的插入逻辑是不一样的。
if (head == null)
{ head = new_node;}
回顾单链表结点插入操作。如果我们在结点 p 后面插入一个新的结点,只需要下面两行代码就可以搞定
new_code.next=p.next;
p.next = new_node;
但是,如果我们要删除链表中的最后一个结点,前面的删除代码就不 work 了。跟插入类似,我们也需要对于这种情况特殊处理。写成代码是这样子的:
if (head.next == null)
{ head = null;}
针对链表的插入、删除操作,需要对插入第一个结点和删除最后一个结点的情况进行特殊处理。
这样代码实现起来就会很繁琐,不简洁,而且也容易因为考虑不全而出错。
哨兵,解决的是国家之间的边界问题。同理,这里说的哨兵也是解决“边界问题”的
空链表:
head=null 表示链表中没有结点了。其中 head 表示头结点指针,指向链表中的第一个结点。
如果我们引入哨兵结点,在任何时候,不管链表是不是空,head 指针都会一直指向这个哨兵结点。我们也把这种有哨兵结点的链表叫带头链表。相反,没有哨兵结点的链表就叫作不带头链表。如图:
- 重点留意边界条件处理
我经常用来检查链表代码是否正确的边界条件有这样几个:
- 如果链表为空时,代码是否能正常工作?
- 如果链表只包含一个结点时,代码是否能正常工作?
- 如果链表只包含两个结点时,代码是否能正常工作?
- 代码逻辑在处理头结点和尾结点的时候,是否能正常工作?
- 举例画图,辅助思考
对于稍微复杂的链表操作,比如前面我们提到的单链表反转,指针一会儿指这,一会儿指那,一会儿就被绕晕了,所以此刻需要举例画图 - 多写多练,没有捷径
5 个常见的链表操作。你只要把这几个操作都能写熟练,不熟就多写几遍,我保证你之后再也不会害怕写链表代码
- 单链表反转
- 链表中环的检测
- 两个有序的链表合并
- 删除链表倒数第 n 个结点
- 求链表的中间结点