【数据结构&算法】07-链表技巧&参考源码
前言
- 指针或引用的含义
- 指针丢失和内存泄漏
- 哨兵简化实现难度
- 边界条件处理
- 多看代码多练
李柱明博客：https://i.cnblogs.com/posts/edit-done;postId=15487326
指针或引用的含义
指针和引用都是一个意思，都是存储所指对象的内存地址。
理解指针非常重要，对于后期使用指针、函数传参等等都发挥着理论指导作用。
指针：
- 变量的地址即为该变量的指针 ，理解为地址（指针）指向了该变量，也就是通过地址（指针）可以找到该变量。
- 如果一个变量专门用来存放另一个变量的地址（指针），则称它为指针变量。
- 如一个 32bit 系统中，指针的值只是 4 个 byte 的数据而已。
指针丢失和内存泄漏
指针丢失&内存泄漏例子：
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如单向链表，插入节点时，注意指针的更新：
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// 错误示范 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； -
上述代码中一个错误点就是：p->netx 已经由原来的 b 更新为 x 了，到第二行代码时原意为 x 的下一个想指向 b 的，但是指针丢失了，导致 x->next 指向了 x 本身，链表后面的节点全部丢失。后面丢失的节点就是内存泄漏了。
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注意：
- 实时留意指针的状态。
- 在操作链表时，必要时可以备份节点。如在删除单向链表的某个节点时，备份下前一个节点。
- 删除节点时，释放节点内存。若有对应的指针变量，记得赋空值。
注意野指针：
- 指针变量创建时记得赋空值。
- 释放内存时，记得赋空值。
哨兵简化实现难度
哨兵为了处理边界问题。如首节点。
哨兵不参与逻辑业务。
编程建议：链表尽量弄个链表句柄，方便管理。首节点的指针可以当做链表的句柄使用。
在链表中，第一个节点都需要特殊处理，如删除单向链表的第一个节点，就得把指向该链表的指针更新为第二个节点。
这样每次操作链表都需要检查是否是第一个节点，如果是还要特殊处理，显得繁琐。
所以我们固定一个首节点，实际数据的节点从第二个节点开始。这样就不用管链表是否为空。
首节点还可以记录链表的一些数据。
首节点的指针可以当做链表的句柄使用。
含首节点的链表交带头链表，相反叫不带头链表。
参考以下两段代码：
代码一：
// 在数组 a 中，查找 key，返回 key 所在的位置
// 其中，n 表示数组 a 的长度
int find(char* a, int n, char key) {
// 边界条件处理，如果 a 为空，或者 n<=0，说明数组中没有数据，就不用 while 循环比较了
if(a == null || n <= 0) {
return -1;
}
int i = 0;
// 这里有两个比较操作：i<n 和 a[i]==key.
while (i < n) {
if (a[i] == key) {
return i;
}
++i;
}
return -1;
}
代码二：
// 在数组 a 中，查找 key，返回 key 所在的位置
// 其中，n 表示数组 a 的长度
// 我举 2 个例子，你可以拿例子走一下代码
// a = {4, 2, 3, 5, 9, 6} n=6 key = 7
// a = {4, 2, 3, 5, 9, 6} n=6 key = 6
int find(char* a, int n, char key) {
if(a == null || n <= 0) {
return -1;
}
// 这里因为要将 a[n-1] 的值替换成 key，所以要特殊处理这个值
if (a[n-1] == key) {
return n-1;
}
// 把 a[n-1] 的值临时保存在变量 tmp 中，以便之后恢复。tmp=6。
// 之所以这样做的目的是：希望 find() 代码不要改变 a 数组中的内容
char tmp = a[n-1];
// 把 key 的值放到 a[n-1] 中，此时 a = {4, 2, 3, 5, 9, 7}
a[n-1] = key;
int i = 0;
// while 循环比起代码一，少了 i<n 这个比较操作
while (a[i] != key) {
++i;
}
// 恢复 a[n-1] 原来的值, 此时 a= {4, 2, 3, 5, 9, 6}
a[n-1] = tmp;
if (i == n-1) {
// 如果 i == n-1 说明，在 0...n-2 之间都没有 key，所以返回 -1
return -1;
} else {
// 否则，返回 i，就是等于 key 值的元素的下标
return i;
}
}
在字符串 a 很长的时候，执行效率更高的是代码二。
因为代码二的字符串检索是比代码一少了一个判断。
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代码一：O(2n)
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代码二：O(n)
- 代码一比代码 二多了个字符串最大限度遍历限制。
- 备份字符串最后一个字符，并把其改为遍历结束标志。
- 完成遍历后再恢复该字符。
注意：上面代码只是给个例子，实际开发中，若不追求极致效率，为了代码可读性，不建议上面这个代码的实现。
边界条件处理
在处理链表时，先用大脑走一遍，主要是边界问题，如：
- 链表为空时，代码是否正常工作？
- 链表只有一个节点时，代码是否正常工作？
- 链表有两个节点时，代码是否正常工作？
- 处理链表第一个节点或最后一个节点时，代码是否正常工作？
