关于链表中哨兵结点问题的深刻剖析

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最近正在学习UC Berkeley的CS61B这门课，主要是采用Java语言去实现一些数据结构以及运用数据结构去作一些project。这门课不只告诉你这个东西怎么作，并且一步一步探寻为何要这样作以及为何会有这些功能。咱们有时在接触某段代码或功能的实现时，可能直接就看到了它最终的面貌，而不知道如何一步步演化而来，其实每个功能的添加或优化都是对应一个问题的解决。下面就这门课中关于链表中哨兵结点的相关问题进行总结。 什么是哨兵结点 哨兵顾名思义有巡逻、检查的功能，在咱们程序中经过增长哨兵结点每每可以简化边界条件，从而防止对特殊条件的判断，使代码更为简便优雅，在链表中应用最为典型。 单链表中的哨兵结点 首先讨论哨兵结点在单链表中的运用，若是不加哨兵结点在进行头尾删除和插入时须要进行特殊判断。好比在尾部插入结点的代码以下： void addLast(int x) { if (first == null) { first = new Node(x, null); return; } Node p = first; while (p.next != null) { p = p.next; } p.next = new Node(x, null); } 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 如上所示须要对结点为空的特殊状况进行判断，头部加了一个哨兵结点后就能够不须要判断了（不会为空） 双链表中的哨兵结点 Version 1: 双哨兵 在双链表中须要可以在头部和尾部分别进行插入删除操做（能够实现双端队列），为了能快速在尾部进行插入删除，须要引入指向尾部的指针。截图以下（图片来自CS61B） 上述增长了一个指向尾部的last结点，从上图能够看出一个问题，last结点有时指向哨兵结点，有时指向实际结点。这会致使特殊状况的出现，好比在进行addFirst操做时，last指向哨兵结点时插入后须要将last日后移动一个，而第二张图指向实际结点时在头部插入结点后并不须要改变last指针。这时须要在尾部后也引入一个哨兵结点，以使其一致。相应示意图以下： Version 2：循环双链表 上述Version1须要两个哨兵结点，能够对其进行改进。可使用头部结点的prev指针指向尾部，尾部结点的next指针指向哨兵，这样就只须要一个哨兵结点，使链表变成循环链表，比Version1更为简洁优雅。 在对如上所示进行插入和删除操做时必定要格外注意，本身在写的时候很容易就漏掉某个指针的关系设置，最好在纸上本身画一遍。（对于要改变的链接可能会影响其余的，这时可将其暂存或最好设置） 在头部插入的代码以下： public void addFirst(Item item) { Node node = new Node(item); node.prev = sentinel; node.next = sentinel.next; sentinel.next.prev = node; sentinel.next = node; size++; } 1 2 3 4 5 6 7 8 尾部插入代码以下： public void addLast(Item item) { Node node = new Node(item); node.prev = sentinel.prev; node.next = sentinel; sentinel.prev.next = node; sentinel.prev = node; size++; } 1 2 3 4 5 6 7 8 头部删除代码以下： public Item removeFirst() { Item item = sentinel.next.item; sentinel.next = sentinel.next.next; sentinel.next.prev = sentinel; size--; return item; } 1 2 3 4 5 6 7 尾部删除代码以下 public Item removeLast() { Item item = sentinel.prev.item; Node sl = sentinel.prev.prev; sl.next = sl.next.next; sl.next.prev = sl; size--; return item; } 1 2 3 4 5 6 7 8 总结与感想 （1）虽然看起来很小很简单的事情，但实现起来却有不少细小问题能够考虑，学会把一件小事作的很漂亮。（small but smart） （2）学会分析一个东西的前因后果，为何会有这部分，以及怎么改进的。 参考： 1.cs61b:https://joshhug.gitbooks.io/hug61b/content/chap2/chap23.html 2.算法导论10.2链表 ———————————————— 版权声明：本文为CSDN博主「xinyuexy」的原创文章，遵循 CC 4.0 BY-SA 版权协议，转载请附上原文出处连接及本声明。 原文连接：https://blog.csdn.net/qq_31903733/article/details/82956516