关键词：链表、AutoreleasePool、NSNotification、链表热门问题及解法

推荐大家leetcode的探索里的链表--看的再多不如自己练习下

一.为什么是链表

一切的起源还是在那场面试中，我们一切都聊的很好，直到他问我什么是双向链表。当时网络工程专业毕业的我竟组织不起语言回答他这个问题....

其实在iOS当中有很多的对象的底层的数据存储用到了链表，学习链表可以帮助我们高效理解部分底层d的实现原理，同时我们亦可以将其巧妙的运用在今后的开发中，提升效率。

同时链表也是我学习数据结构的开始，iOS中有很多点都用到了数据结构，比如weak、objc_class的Cache等之后也会开文章梳理这部分内容，主要有哈希表、栈、队列等。

二.甚是链表(单、双链表)

链表是一种物理存储单元上非连续、非顺序的存储结构，数据元素的逻辑顺序是通过链表中的指针链接次序实现的。

单链表

每个结点不仅包含值，还包含链接到下一个结点的引用字段。通过这种方式，单链表将所有结点按顺序组织起来。

struct SinglyListNode {

int val;

SinglyListNode *next;

SinglyListNode(int x) : val(x), next(NULL) {}

};

双链表

以类似的方式工作，但还有一个引用字段，称为“prev”字段。有了这个额外的字段，您就能够知道当前结点的前一个结点。

struct DoublyListNode {

int val;

DoublyListNode *next, *prev;

DoublyListNode(int x) : val(x), next(NULL), prev(NULL) {}

};

三.iOS中的链表

AutoreleasePool

AutoreleasePool中用到链表的地方：

AutoreleasePool中的 AutoreleasePoolPage 是以双向链表的形式连接起来的。

具体实现可以参考自动释放池的前世今生

class AutoreleasePoolPage {    
   magic_t const magic;//magic 用于对当前 AutoreleasePoolPage
   完整性的校验    id *next;//指向了下一个为空的内存地址   
   pthread_t const thread;//thread 保存了当前页所在的线程  
   AutoreleasePoolPage * const parent;//parent 和 child 就是用来构造双向链表的指针 
   AutoreleasePoolPage *child;  
   uint32_t const depth; 
   uint32_t hiwat;
};

objc_autoreleasePoolPush方法被调用时会牵扯到POOL_SENTINEL、hotPage等，

1.有hotPage且未满时， page->add

2.当hotPage已满时它会从传入的 page 开始遍历整个双向链表，直到：

查找到一个未满的 AutoreleasePoolPage

使用构造器传入 parent 创建一个新的 AutoreleasePoolPage

在查找到一个可以使用的 AutoreleasePoolPage 之后，会将该页面标记成 hotPage，然后调动上面分析过的 page->add 方法添加对象。

3.如果当前内存中不存在 hotPage，就会调用 autoreleaseNoPage 方法初始化一个AutoreleasePoolPage。

NSNotification

NSNotificationCenter是中心管理类，实现较复杂。总的来讲在NSNotificationCenter中定义了两个Table，同时为了封装观察者信息，也定义了一个Observation保存观察者信息。这里主要是来保存观察者信，并且发送通知时逐个遍历调用其中方法。

Observation的结构如图

typedef struct  Obs {
  id        observer;   /* 保存接受消息的对象*/  
  SEL       selector;   /* 保存注册通知时传入的SEL*/  
  struct Obs    *next;      /* 保存注册了同一个通知的下一个观察者*/ 
  struct NCTbl  *link;  /* 保存改Observation的Table*/
} Observation;

下图为NSNotificationCenter维护的Named Table的结构，其中为保存多个观察者的情况，在箭头处内Table的以传入的Object为Key，用链表来保存所有的观察者，并且以这个链表为Value。

addObserver: selector: name: object:时，如果在保存Observation的Table中根据object作为key没有找到对应的链表，则会创建一个节点，作为头结点插入进去；如果找到了则直接在链表末尾插入之前实例化好的Observation。

postNotificationName:(NSNotificationName)aName object:(nullable id)anObject的流程总体来讲就是根据NotifcationName查找到对应的Observer链表，然后遍历整个链表，给每个Observer结点中保持存的对象及SEL，来像对象发送信息（也即是调用对象的SEL方法）

具体可以点击深入理解iOS NSNotification

四.链表的优势（主要是与数组做对比）

优点是插入和删除比较方便(不需移动其他元素, 只需改变指针)

不同：

链表是链式的存储结构；数组是顺序的存储结构。
链表通过指针来连接元素与元素，数组则是把所有元素按次序依次存储。
链表的插入删除元素相对数组较为简单，不需要移动元素，且较为容易实现长度扩充，但是寻找某个元素较为困难；
数组寻找某个元素较为简单，但插入与删除比较复杂，由于最大长度需要再编程一开始时指定，故当达到最大长度时，扩充长度不如链表方便。

相同：

两种结构均可实现数据的顺序存储，构造出来的模型呈线性结构。

五.链表练习（此处没有代码，只有相应的解法思路以及leetcode解题链接，大家也可以去leetcode看看每个解法的讨论，加油）

链表删除倒数第n个节点(双指针法)

主要还是先出一个指针让其先走n步，然后从head遍历，当先前指针的next为nil时，此时的指针便是要删除的指针。具体解法：

https://leetcode-cn.com/problems/remove-nth-node-from-end-of-list/solution/shuang-zhi-zhen-fa-by-luojike-2/

环形链表的判断（快慢指针、哈希法）

使用一个指针遍历链表，每次访问一个节点首先都判断Hashset中是否存在同一个节点，如果存在则链表存在环，否则持续加入到Hashset中。当指针遍历到NULL的时候仍然没有找到环，证明链表不存在环。

https://leetcode-cn.com/problems/linked-list-cycle-ii/solution/ha-xi-fa-by-luojike-2/ 哈希

双指针在链表的操作中比较常见，应该作为一种常用的思路记住。，我们设置两个指针从head开始遍历，规定两个指针的前进速度不一样，分别称为快、慢指针，slow指针每次前进一个，fast指针每次前进两个节点。

https://leetcode-cn.com/problems/linked-list-cycle/solution/kuai-man-zhi-zhen-by-luojike/ 快慢指针

反转一个单链表

反转单向链表是个比较简单的操作

https://leetcode-cn.com/problems/reverse-linked-list/solution/pu-tong-cao-zuo-by-luojike/

旋转双向链表

思想：

链表中的点已经相连，一次旋转操作意味着：

1）先将链表闭合成环

2）找到相应的位置断开这个环，确定新的链表头和链表尾

步骤：

1）找到旧的尾部并将其与链表头相连 old_tail.next = head，整个链表闭合成环，同时计算出链表的长度 n。

2）找到新的尾部，第 (n - k % n - 1) 个节点，新的链表头是第 (n - k % n) 个节点。

3）断开环 new_tail.next = None，并返回新的链表头 new_head。

https://leetcode-cn.com/problems/rotate-list/solution/xuan-zhuan-shuang-xiang-lian-biao-by-luojike/

K 个一组翻转链表

思路1

把原链表分成若干小段，然后分别对其进行翻转，那么肯定总共需要两个函数，一个是用来分段的，一个是用来翻转的，我们就以题目中给的例子来看，对于给定链表1->2->3->4->5，一般在处理链表问题时，我们大多时候都会在开头再加一个dummy node，因为翻转链表时头结点可能会变化，为了记录当前最新的头结点的位置而引入的dummy node，那么我们加入dummy node后的链表变为-1->1->2->3->4->5，如果k为3的话，我们的目标是将1,2,3翻转一下，那么我们需要一些指针，pre和next分别指向要翻转的链表的前后的位置，然后翻转后pre的位置更新到如下新的位置,以此类推，只要next走过k个节点，就可以调用翻转函数来进行局部翻转了

https://leetcode-cn.com/problems/reverse-nodes-in-k-group/solution/kge-yi-zu-fan-zhuan-lian-biao-by-luojike/

思路2

用栈，我们把 k 个数压入栈中，然后弹出来的顺序就是翻转的！这里要注意几个问题：

第一，剩下的链表个数够不够 k 个（因为不够 k 个不用翻转）；

第二，已经翻转的部分要与剩下链表连接起来。

https://leetcode-cn.com/problems/reverse-nodes-in-k-group/solution/kge-yi-zu-fan-zhuan-lian-biao-by-powcai/