为什么我的反向链表函数会改变全局变量linkedlist？

Question

以下是我的代码：

class ListNode:
    def __init__(self, val=0, next=None):
        self.val = val
        self.next = next

    def __str__(self):
        return str(self.val) + " -> " + str(self.next)

def reverse_list(head: ListNode) -> ListNode:
    prev, curr  = None, head
    while curr:
        nxt = curr.next
        curr.next = prev
        prev = curr
        curr = nxt
    return prev

linked_list = ListNode(1, ListNode(2, ListNode(3)))

打印出来时，linked_list 显示为“1 -> 2 -> 3 -> None”。但是，在调用了reverse_list函数一次，然后再次打印linked_list之后，它似乎发生了变异，变成了1 -> None。谁能解释这背后的原因？示例如下：

print(linked_list)
# 1 -> 2 -> 3 -> None
print(reverse_list(linked_list))
# 3 -> 2 -> 1 -> None
print(linked_list)
# 1 -> None

Answer 1

发生这种情况是因为返回的节点实例不是传递给reverse的节点实例。

这可能有助于形象化。此时reverse被调用，即将开始反转，我们有这个状态：

         curr
         head                                              prev 
          ↓                                                 ↓ 
        ┌───────────┐    ┌───────────┐    ┌───────────┐
        │ value: 1  │    │ value: 2  │    │ value: 3  │
        │ next: ───────> │ next: ───────> │ next: ───────> None
        └───────────┘    └───────────┘    └───────────┘ 
          ↑
         linked_list (global)

然后当reverse 完成它的循环时，我们有这个：

curr     head                              prev
 ↓        ↓                                 ↓
        ┌───────────┐    ┌───────────┐    ┌───────────┐
        │ value: 1  │    │ value: 2  │    │ value: 3  │
None <────── :next  │ <────── :next  │ <─────── :next │
        └───────────┘    └───────────┘    └───────────┘ 
          ↑
         linked_list (global)

reverse 然后返回 prev 引用。很明显，这个引用的节点和linked_list引用的节点不是同一个。

所以当print(reverse_list(linked_list))被调用时，__repr__方法将获取值为3的节点作为参数，从而能够打印出next链之后的所有节点。

然而，当print(linked_list)被调用时，__repr__方法会获取值为1的节点作为参数，当循环查找next属性时，它会找到None——这会停止印刷。当您查看上面的可视化时，您可以看到如果以 linked_list 作为参考开始，则值为 2 和 3 的节点是无法访问的。 linked_list 引用了反向列表的 tail。

“解决方案”很简单：你必须捕获reverse返回的值，你可以将它重新赋值给linked_list变量：

linked_list = reverse_list(linked_list)

一旦执行，您将获得以下可视化效果：

        ┌───────────┐    ┌───────────┐    ┌───────────┐
        │ value: 1  │    │ value: 2  │    │ value: 3  │
None <────── :next  │ <────── :next  │ <─────── :next │
        └───────────┘    └───────────┘    └───────────┘ 
                                            ↑
                                           linked_list (global)

所以把你的主脚本改成：

print(linked_list)
# 1 -> 2 -> 3 -> None
linked_list = reverse_list(linked_list)
print(linked_list)
# 3 -> 2 -> 1 -> None