数据结构与算法系列:如何写出正确的链表代码?

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几个写链表代码技巧

1、理解指针和引用的含义

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。
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。

2、警惕指针丢失和内存泄露

指针往往都是怎么弄丢的呢?我拿单链表的插入操作为例来给你分析一下。
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;


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初学者经常会在这儿犯错。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。

所以,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。

同理,删除链表结点时,也一定要记得手动释放内存空间,否则,也会出现内存泄漏的问题。

3、利用哨兵简化实现难度

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。如何来解决这个问题呢?
引入哨兵,不直接参与业务逻辑。
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。
哨兵结点是不存储数据的。因为哨兵结点一直存在,所以插入第一个结点和插入其他结点,删除最后一个结点和删除其他结点,都可以统一为相同的代码实现逻辑了。

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4、重点留意边界条件处理

检查边界条件是否考虑全面,以及代码在边界条件下是否能正确运行:
(1)如果链表为空时,代码是否能正常工作?
(2)如果链表只包含一个结点时,代码是否能正常工作?
(3)如果链表只包含两个结点时,代码是否能正常工作?
(4)代码逻辑在处理头结点和尾结点的时候,是否能正常工作?

5、举例画图,辅助思考

使用举例法和画图法,看图写代码

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6、多写多练

5个常见的链表操作:
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
求链表的中间节点