【Golang】单指针实现双链表

如何用单指针实现双链表？要解决这个问题，我们需要一些思维的铺垫，下面分三个步骤，由浅入深地带你实现！

正常：实现一个单链表

网上单链表的实现非常多，考虑到实用性，设计也不尽相同。下面选一个最直白简单的。

show me the code

gist.github.com/RBowind/156…

//Element 单链表每一个节点
type Element struct {
	next  *Element  //索引下一个节点
	Value interface{}
}
type List struct {
	root *Element //整个链表
	tail *Element //索引最后一个节点，方便 push
	len  int //单链表的长度
}

不正常：用单指针地址再实现一个单链表

假设现在我觉的上面的结构会嵌套很深，看起来难受（想炫技😊），那么可以把头节点的的next 改成 ptr，指向下一个节点的指针地址，然后下一个节点的 ptr 指向下下个节点的指针地址。

next *Element  ==>  ptr uintptr

show me the code

gist.github.com/RBowind/4d3…


type Element struct { 
	ptr   uintptr  //指向下一个节点的指针地址
	Value interface{}
}
type List struct {
	root *Element
	tail uintptr
	len  int
}

更不正常：单指针实现双链表

首先理解上面 用单指针地址再实现一个单链表 的思路，然后再看下去。

利用异或的特性： $a \bigoplus (a \bigoplus b) = b$

每个节点的 ptr 不再存储下一个节点的的指针地址，而是上一个节点指针地址和下一个节点指针地址的异或结果。

如下图：P0 的 ptr 放的是上一个节点 0 与下一个节点 P1 的指针地址的异或 ,P1、P2 逻辑也如此。这样，便可以既顺序遍历，又可以逆序遍历。

P0\bigoplus(P0\bigoplus P2) = P2

0 ^ ( 0 ^ P1 ) = P1 //其中 0 ^ P1 就是 P0 上存储的 ptr
P0 ^ (P0 ^ P2) = P2 //其中 P0 ^ P2 就是 P1 上存储的 ptr

show me the code

gist.github.com/RBowind/f7d…


type Element struct {
	ptr   uintptr
	Value interface{}
}
type List struct {
	root *Element
	tail uintptr
	len  int
}

//...更多细节查看上面 gist

func (l *List) insert(e *Element, tail uintptr) *Element {
	if l.len == 0 {
		l.root.Value = e.Value
		l.root.ptr = 0
		l.tail = uintptr(unsafe.Pointer(l.root))
	} else {
		tailElement := (*Element)(unsafe.Pointer(tail)) //拿到最新的尾部节点
		tailElement.ptr = tailElement.ptr ^ uintptr(unsafe.Pointer(e)) //异或修改尾部节点的指针
		e.ptr = tail //插入节点的 ptr 暂存上一个节点的指针，而这个就是下一个插入的 tailElement.ptr
		l.tail = uintptr(unsafe.Pointer(e)) //把 tail 指向最新的节点
	}
	l.len++
	return e
}

缺陷

这种结构自然也有缺陷，比如只能顺序/逆序，从头/尾开始遍历，单单给到 P1 节点，是难以拿到 P0 和 P2的，不过，这也算实现了双向链表，这只是一种思维，目前看来并不实用。