<剑指OFFER18> 18_01_DeleteNodeInList在O(1)时间删除链表结点

https://blog.csdn.net/shen_jz2012/article/details/50631317

// 面试题18（一）：在O(1)时间删除链表结点
// 题目：给定单向链表的头指针和一个结点指针，定义一个函数在O(1)时间删除该
// 结点。

#include<cstdio>

struct ListNode
{
    int m_nValue;
    ListNode* m_pNext;
};

void DeleteNode(ListNode** pListHead, ListNode* pToBeDeleted);

void DeleteNode(ListNode** pListHead, ListNode* pToBeDeleted)
{
    //头指针和要删除节点不为空
    if (!pListHead || !pToBeDeleted)
    {
        return;
    }
    else
    {
        // 要删除的节点不是尾节点，可以是头节点，链表有多个元素
        if (pToBeDeleted->m_pNext != nullptr)
        {
            ListNode* pNew = pToBeDeleted->m_pNext;
            pToBeDeleted->m_nValue = pNew->m_nValue;
            pToBeDeleted->m_pNext = pNew->m_pNext;

            delete pNew;
            pNew = nullptr;
        }
        // 链表只有一个节点，删除头节点（也是尾节点）
        // 进入这个条件说明 pToBeDeleted->m_pNext == nullptr，是尾节点
        // 如果 *pListHead == pToBeDeleted  说明链表只有一个节点
        else if (*pListHead == pToBeDeleted)
        {
            delete pToBeDeleted;
            pToBeDeleted = nullptr;
            *pListHead = nullptr;
        }
        //链表有多个节点，删除尾节点
        else
        {
            ListNode *pNode = *pListHead;
            while (pNode->m_pNext != pToBeDeleted)
            {
                pNode = pNode->m_pNext;
            }
            pNode->m_pNext == nullptr;
            delete pToBeDeleted;
            pToBeDeleted = nullptr;

        }

        // 要删除的节点是尾节点
    }
}

/*******************************************************************
Copyright(c) 2016, Harry He
All rights reserved.

Distributed under the BSD license.
(See accompanying file LICENSE.txt at
https://github.com/zhedahht/CodingInterviewChinese2/blob/master/LICENSE.txt)
*******************************************************************/

//==================================================================
// 《剑指Offer——名企面试官精讲典型编程题》代码
// 作者：何海涛
//==================================================================

// 面试题18（一）：在O(1)时间删除链表结点
// 题目：给定单向链表的头指针和一个结点指针，定义一个函数在O(1)时间删除该
// 结点。

#include <cstdio>
#include "..\Utilities\List.h"

void DeleteNode(ListNode** pListHead, ListNode* pToBeDeleted)
{
    if(!pListHead || !pToBeDeleted)
        return;

    // 要删除的结点不是尾结点
    if(pToBeDeleted->m_pNext != nullptr)
    {
        ListNode* pNext = pToBeDeleted->m_pNext;
        pToBeDeleted->m_nValue = pNext->m_nValue;
        pToBeDeleted->m_pNext = pNext->m_pNext;
 
        delete pNext;
        pNext = nullptr;
    }
    // 链表只有一个结点，删除头结点（也是尾结点）
    else if(*pListHead == pToBeDeleted)
    {
        delete pToBeDeleted;
        pToBeDeleted = nullptr;
        *pListHead = nullptr;
    }
    // 链表中有多个结点，删除尾结点
    else
    {
        ListNode* pNode = *pListHead;
        while(pNode->m_pNext != pToBeDeleted)
        {
            pNode = pNode->m_pNext;            
        }
 
        pNode->m_pNext = nullptr;
        delete pToBeDeleted;
        pToBeDeleted = nullptr;
    }
}

// ====================测试代码====================
void Test(ListNode* pListHead, ListNode* pNode)
{
    printf("The original list is: \n");
    PrintList(pListHead);

    printf("The node to be deleted is: \n");
    PrintListNode(pNode);

    DeleteNode(&pListHead, pNode);
    
    printf("The result list is: \n");
    PrintList(pListHead);
}

// 链表中有多个结点，删除中间的结点
void Test1()
{
    ListNode* pNode1 = CreateListNode(1);
    ListNode* pNode2 = CreateListNode(2);
    ListNode* pNode3 = CreateListNode(3);
    ListNode* pNode4 = CreateListNode(4);
    ListNode* pNode5 = CreateListNode(5);

    ConnectListNodes(pNode1, pNode2);
    ConnectListNodes(pNode2, pNode3);
    ConnectListNodes(pNode3, pNode4);
    ConnectListNodes(pNode4, pNode5);

    Test(pNode1, pNode3);

    DestroyList(pNode1);
}

// 链表中有多个结点，删除尾结点
void Test2()
{
    ListNode* pNode1 = CreateListNode(1);
    ListNode* pNode2 = CreateListNode(2);
    ListNode* pNode3 = CreateListNode(3);
    ListNode* pNode4 = CreateListNode(4);
    ListNode* pNode5 = CreateListNode(5);

    ConnectListNodes(pNode1, pNode2);
    ConnectListNodes(pNode2, pNode3);
    ConnectListNodes(pNode3, pNode4);
    ConnectListNodes(pNode4, pNode5);

    Test(pNode1, pNode5);

    DestroyList(pNode1);
}

// 链表中有多个结点，删除头结点
void Test3()
{
    ListNode* pNode1 = CreateListNode(1);
    ListNode* pNode2 = CreateListNode(2);
    ListNode* pNode3 = CreateListNode(3);
    ListNode* pNode4 = CreateListNode(4);
    ListNode* pNode5 = CreateListNode(5);

    ConnectListNodes(pNode1, pNode2);
    ConnectListNodes(pNode2, pNode3);
    ConnectListNodes(pNode3, pNode4);
    ConnectListNodes(pNode4, pNode5);

    Test(pNode1, pNode1);

    DestroyList(pNode1);
}

// 链表中只有一个结点，删除头结点
void Test4()
{
    ListNode* pNode1 = CreateListNode(1);

    Test(pNode1, pNode1);
}

// 链表为空
void Test5()
{
    Test(nullptr, nullptr);
}

int main(int argc, char* argv[])
{
    Test1();
    //Test2();
    //Test3();
    //Test4();
    //Test5();

    return 0;
}

#if 0
/*正确写法，指向指针的指针*/
/*
其实真的很好理解，既然你懂得函数中的值传参，假设int a，作为参数传入的时候没被修改，
所以需要用指向a的指针，那么应该也可以理解，指针变量pHead作为参数传入的时候被修改无效，
因此需要用指向pHead的指针，只不过pHead本身就是一个指针了，
所以才存在有指针的指针看起来稍微复杂一点的说法。
因为，指向a的指针作为参数传入进去时，如果你对它进行修改，其实也是无效的，
但是修改指针指向的内容的修改是有效的，也即，（&a）对a取地址得到的指针传入进去之后，
此时你修改这个指针也是没有什么实际作用的，原因我等下会说。
但是，你修改指针指向的内容这就有效了，因此通常我们在函数体内是修改对指针取内容后的内存，
即*(&a)。所以，你对指针pHead的修改时无效的，只有对指向pHead的指针指向的内容（很绕吧，其实就是pHead），
这时候才是有效的，因此AddToTail的第一个参数必须用指针的指针。

现在来说说为什么对值传参在函数体内的修改无效。因为a传进去的时候会被复制了一份copy，
此后的修改都是在临时变量copy上，出了函数体copy被销毁，a还是原来的a，
根本就没被修改过，所以才会值传参对变量的修改无效。要使得对a的修改有效，
一方面是传入a的地址，也就是对指向a的指针作为值传参（反正修改的不是a的指针，
修改了也无所谓，反正只是修改a的指针的copy），此时a的指针的copy指向的内容也是a，
因此对copy指向的内容修改会导致a的内容也被修改，check！另外一种方式就是引用传参，
引用传参往往要比值传参高效，因为它是直接将a作为参数传入进去，而少了对a进行复制这部分的开销，
既然传入进去的是a，那么对a的修改肯定也生效。

*/
#include<iostream>
#include<string>
using namespace std;

struct ListNode
{
    int val;
    ListNode* next;
};
/*pHead必须定义成指向指针的指针，形参传进去的时候会被复制一份copy,此后的修改
都是在临时变量的copy上，出了函数体copy被销毁，传进去的形参还是原来的数，根本就
没被修改过，所以值传参对变量修改无效。要使得对传进去参数修改有效，有两种方法
1。传入值得地址
2. 引用传参，没有copy这部分的开销
*/
void AddToTail(ListNode** pHead, int value);

int main()
{
    ListNode* head = NULL;
    AddToTail(&head, 10);
    if (head != NULL)
    {
        cout << head->val << endl;
    }
    else
    {
        cout << "head is NULL.." << endl;
    }

}

void AddToTail(ListNode** pHead, int value)
{
    ListNode* pNew = new ListNode();
    pNew->val = value;
    pNew->next = NULL;

    if (*pHead == NULL)
    {
        *pHead = pNew;
    }
    else
    {
        ListNode* p = *pHead;
        while (p->next != NULL)
        {
            p = p->next;
        }
        p->next = pNew;
    }
}

#endif


#if 0
/*错误写法
如果pHead定义成ListNode* ，则指针pHead的值不会被修改
就像swap(a,b)，如果直接传值进去，a,b值交换无效
必须得交换swap(&a,&b),地址是真实的，可以修改地址里的内容，达到交换a,b的目的
但是如果函数里改变，&a,&b则没有意义，形参出了函数就失效了，什么都没变
*/
#include<iostream>
#include<string>
using namespace std;

struct ListNode
{
    int val;
    ListNode* next;
};
void AddToTail(ListNode* pHead, int value);

int main()
{
    ListNode* head = NULL;
    AddToTail(head, 10);
    if (head != NULL)
    {
        cout << head->val << endl;
    }
    else
    {
        cout << "head is NULL.." << endl;
    }

}

void AddToTail(ListNode* pHead, int value)
{
    ListNode* pNew = new ListNode();
    pNew->val = value;
    pNew->next = NULL;

    if (pHead == NULL)
    {
        pHead = pNew;
    }
    else
    {
        ListNode* p = pHead;
        while (p->next != NULL)
        {
            p = p->next;
        }
        p->next = pNew;
    }
}

#endif

#if 1
/*
正确写法：引用传参
*/
#include<iostream>
#include<string>
using namespace std;

struct ListNode
{
    int val;
    ListNode* next;
};
void AddToTail(ListNode* &pHead, int value);

int main()
{
    ListNode* head = NULL;
    AddToTail(head, 10);
    if (head != NULL)
    {
        cout << head->val << endl;
    }
    else
    {
        cout << "head is NULL.." << endl;
    }

}

void AddToTail(ListNode* &pHead, int value)
{
    ListNode* pNew = new ListNode();
    pNew->val = value;
    pNew->next = NULL;

    if (pHead == NULL)
    {
        pHead = pNew;
    }
    else
    {
        ListNode* p = pHead;
        while (p->next != NULL)
        {
            p = p->next;
        }
        p->next = pNew;
    }
}

#endif

在看书的时候有个往链表里添加节点的函数，代码中考虑到可能给出的头指针为空，并做另外一些处理。具体代码如下：

#include <iostream>
#include <string>
using namespace std;

struct ListNode
{
int val;
ListNode* next;
};

void AddToTail(ListNode** pHead, int value);

int main() {
// TODO
}

void AddToTail(ListNode** pHead, int value) {
ListNode* pNew = new ListNode();
pNew->val = value;
pNew->next = NULL;

if (*pHead == NULL) {
*pHead = pNew;
}
else {
ListNode* p = *pHead;
while (p->next != NULL) {
p = p->next;
}
p->next = pNew;
}
}

网上其他人的博客中对函数AddToTail的参数的描述跟书中如出一辙：第一个参数pHead是一个指向指针的指针，当向一个空链表插入一个节点时，新插入的节点是链表的头指针，此时会改动头指针，因此必须把pHead参数设置为指向指针的指针。

为什么呢？在以前学习C++的时候，我们只知道在参数中，以传值的形式作为参数的变量在函数体内被修改之后，出了函数体就会失效，准确的说这个变量没有被修改过，因此需要传入该变量的指针或者使用引用传参的方式。可是上述AddToTail中已经是一个指针了啊？于是我测试了一下，不使用指针的指针会怎样：

#include <iostream>
#include <string>
using namespace std;

struct ListNode
{
int val;
ListNode* next;
};

void AddToTail(ListNode* pHead, int value);

int main() {
// TODO
ListNode* head = NULL;
AddToTail(head, 10);
if (head != NULL) {
cout << head->val << endl;
}
else {
cout << "head is NULL.." << endl;
}

}

void AddToTail(ListNode* pHead, int value) {
ListNode* pNew = new ListNode();
pNew->val = value;
pNew->next = NULL;

if (pHead == NULL) {
pHead = pNew;
}
else {
ListNode* p = pHead;
while (p->next != NULL) {
p = p->next;
}
p->next = pNew;
}
}

运行结果如下

作为指针pHead竟然真的没被修改过！

其实真的很好理解，既然你懂得函数中的值传参，假设int a，作为参数传入的时候没被修改，所以需要用指向a的指针，那么应该也可以理解，指针变量pHead作为参数传入的时候被修改无效，因此需要用指向pHead的指针，只不过pHead本身就是一个指针了，所以才存在有指针的指针看起来稍微复杂一点的说法。因为，指向a的指针作为参数传入进去时，如果你对它进行修改，其实也是无效的，但是修改指针指向的内容的修改是有效的，也即，（&a）对a取地址得到的指针传入进去之后，此时你修改这个指针也是没有什么实际作用的，原因我等下会说。但是，你修改指针指向的内容这就有效了，因此通常我们在函数体内是修改对指针取内容后的内存，即*(&a)。所以，你对指针pHead的修改时无效的，只有对指向pHead的指针指向的内容（很绕吧，其实就是pHead），这时候才是有效的，因此AddToTail的第一个参数必须用指针的指针。

现在来说说为什么对值传参在函数体内的修改无效。因为a传进去的时候会被复制了一份copy，此后的修改都是在临时变量copy上，出了函数体copy被销毁，a还是原来的a，根本就没被修改过，所以才会值传参对变量的修改无效。要使得对a的修改有效，一方面是传入a的地址，也就是对指向a的指针作为值传参（反正修改的不是a的指针，修改了也无所谓，反正只是修改a的指针的copy），此时a的指针的copy指向的内容也是a，因此对copy指向的内容修改会导致a的内容也被修改，check！另外一种方式就是引用传参，引用传参往往要比值传参高效，因为它是直接将a作为参数传入进去，而少了对a进行复制这部分的开销，既然传入进去的是a，那么对a的修改肯定也生效。

为了证明上述废话，我将代码2中的AddToTail函数的第一个参数也作为引用参数传入（指向指针的指针肯定正确啦，就不测试了），此时预测的结果是修改有效。代码如下：

#include <iostream>
#include <string>
using namespace std;

struct ListNode
{
int val;
ListNode* next;
};

void AddToTail(ListNode* &pHead, int value);

int main() {
// TODO
ListNode* head = NULL;
AddToTail(head, 10);
if (head != NULL) {
cout << head->val << endl;
}
else {
cout << "head is NULL.." << endl;
}

}

void AddToTail(ListNode* &pHead, int value) {
ListNode* pNew = new ListNode();
pNew->val = value;
pNew->next = NULL;

if (pHead == NULL) {
pHead = pNew;
}
else {
ListNode* p = pHead;
while (p->next != NULL) {
p = p->next;
}
p->next = pNew;
}
}

只是简单的在代码2中的函数声明和定义中，第一个参数加入了"&"表示使用一个引用参数，结果如下图，check！

<剑指OFFER18> 18_01_DeleteNodeInList在O(1)时间删除链表结点

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