数据结构与算法之美07
链表（下）：如何轻松写出正确的链表代码
技巧一：理解指针或引用的含义
看懂链表的结构并不难，但是一旦把它和指针混在一起，就很容易让人摸不着头脑。所以要想写对链表代码，首先要理解好指针。对于指针的理解，你只需要记住下面这句话就可以了：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。更复杂的：p->next = p->next->next。这行代码表示，p结点的next指针存储了p结点的下下一个节点的内存地址。
技巧二：警惕指针丢失和内存泄漏
指针都是怎么弄丢的呢？例如：结点a和下一个结点b相邻（a-b）a，在其之间插入结点x（a-x-b），假设当前指针p指向结点a，如果我们将代码实现写成下面这样，就会发生指针丢失和内存泄漏。
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结点在这里，p->next指针在完成第一步操作之后，已经不指向结点b了，而是指向x。第2行代码相当于将x赋值给x->next，自己指向自己。因此，整个链就短成了两半，从结点b往后的所有结点都无法访问到了。对于有些程序来说，比如C语言，内存管理是由程序员负责，如果没有手动释放结点对应的内存空间，就会产生内存泄漏。所以，我们在插入结点时，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，对于刚才的插入代码，只需要把第1行和第2行代码的顺序颠倒一下就可以。
同理，删除链表结点时，也一定要记得手动释放内存空间。
技巧三：利用哨兵简化实现难度
首先，我们回顾一下单链表的插入和删除操作。如果我们在结点p后面插入一个新的结点，只需要下面两个代码就可以了。
new_node->next = p->next;
p->next = new_node;但是当我们要向一个空链表中插入第一个结点，刚才的逻辑就不能用了。我们需要进行下面的特殊处理，其中head表示链表的头结点。所以，从这段代码，我们可以发现，对于单链表的插入操作，第一个结点和其他结点的插入逻辑不一样。
if (head == null)
{
head = new_node;
}我们再来看单链表结点的删除操作。如果要删除结点p的后继结点，我们只需要一行代码就可以。
p->next = p->next->next;但是，如果我们要删除链表中的最后一个结点，前面的删除代码就不行了。与插入类似，我们也需要对这种情况特殊处理。
if (head->next = null)
{
head = null;
}可以看出，针对链表的插入、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。这时候就需要用到哨兵。
还记得如果表示一个空链表么？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。
如果我们引入哨兵结点，在任何时候，不管链表是不是空，head指针都会一直指向这个哨兵结点。我们把这种有哨兵结点的链表叫带头链表。相反，没有哨兵结点的链表叫不带头链表。这种利用哨兵简化编程难度的技巧，在很多代码实现中都有用到。比如插入排序、归并排序、动态规划等。举一个例子。
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<0和a[i]==key.
while (i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
//举两个例子，可以走一下代码
//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，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 temp = a[n-1];
//把key的值放入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对比两段代码，在字符串a很长的时候，比如几万，几十万，你觉得哪段代码运行得更快呢？答案是代码二，因为两段代码中执行次数最多就是while循环那一部分。第二段代码中，我们通过一个哨兵a[n-1]=key，成功省掉一个比较词语i 软件开发中，代码在一些边界或者异常情况下，最容易产生bug。链表代码也不例外。要实现没有bug的链表代码，一定要在编写的过程中以及编写完成之后，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常运行。 经常用来检查链表代码是否正确的边界条件有这样几个： 对于稍微复杂的链表操作，例如前面提到的单链表反转，需要用举例法和画图法。 你可以找一个具体的例子，把它画在智商，释放一些脑容量，留更多的给逻辑思考，这样就会感觉到思路清晰很多。 技巧六：多练多写，没有捷径 精选5个常见的链表操作。你只要把这几个操作都能写熟练，不熟就多写几遍，我保证之后你再也不会害怕写链表代码。 这节主要讲了写正确链表代码的六个技巧。写链表代码时最考验逻辑思维能力的。因为，链表代码到处都是指针的操作、边界条件的处理，稍有不慎就容易产生bug。链表代码写得好坏，可以看出一个人写代码是否细心，考虑问题是否全面，思维是否缜密。所以，这也是很多面试官喜欢让人手写链表代码的原因。所以，这一节讲到的东西，一定要自己写代码实现以下，才有效果。技巧四：重点留意边界处理条件
技巧五：举例画图，辅助思考
内容小结