在链表操作中使用哨兵节点

Question

我在 Leetcode 上的 Remove Linked List elements 上解决了一个问题，当时我通过提供的解决方案遇到了“哨兵/虚拟节点”的概念。在某些情况下，使用这样的节点应该会使链接列表中的操作更容易，例如空列表或具有一个元素的列表等。

问题描述是-

从具有值的整数链表中删除所有元素 值。

例子：

输入：1->2->6->3->4->5->6，val = 6 输出：1->2->3->4->5

给定的解决方案是 -

class Solution {
  public ListNode removeElements(ListNode head, int val) {
    ListNode sentinel = new ListNode(0);
    sentinel.next = head;

    ListNode prev = sentinel, curr = head;
    while (curr != null) {
      if (curr.val == val) prev.next = curr.next;
      else prev = curr;
      curr = curr.next;
    }
    return sentinel.next;
  }
}

让我们考虑这个链表 - 1 -> 1 -> 2 -> 3 -> NULL，要移除的节点值为1。

因此，结果列表应该是2 -> 3 -> NULL，其中该列表的head 指向2。

在这一行 - sentinel.next = head; 我们将 sentinel 作为列表中的第一个节点，它的 next 节点是“头”，就像这样 - 0 -> 1 -> 1 -> 2 -> 3 -> NULL,

• 请注意，head 仍指向 1（列表中值为 1 的第一个节点）。

• 在while循环开始之前，我们将prev设置为sentinel，将curr设置为head。

• 在循环期间，prev 和 curr 沿着列表移动，都指向列表中的其他节点。请注意，head 仍然指向第一个 1。

• 循环之后，prev 指向列表中的最后一个节点（值为 3），而 curr 变为 null。

• 但是，head 仍然指代列表中的第一个节点（值为 1），sentinel.next 指代这个节点。因此，当我们运行 return sentinel.next -> 时，我们会获得对列表中第一个节点的引用（值为 1），其 next 属性不指向任何其他节点。所以这本身就是一个节点。

那么这如何正确工作呢？应该返回的ListNode 应该引用值为2 的节点，而不是1。

这是基于我对 Java 中引用如何工作的了解。因为，当我们从这个开始时 -

    ListNode sentinel = new ListNode(0);
    sentinel.next = head;

    ListNode prev = sentinel, curr = head;

我们得到这样的东西 - [sentinel] -> [head] prev 指向 sentinel 和 curr 指向 head。

但问题是prev 和curr 在列表期间都会更改引用，而sentinel 和head 不会。所以，sentinel.next 仍然指向旧的head。

编辑 1

为了让我的问题更清楚，这里是screenshot of the result。我想知道的是-sentinel.next 如何引用值为2 的节点？一开始，sentinel.next 被设置为head，这在任何地方都没有改变。所以，sentinel.next 应该引用列表的原始head - 值为1 的节点。

编辑 2

我想我现在明白了。变化发生在这一行prev.next = curr.next;

因为prev 和sentinel 都引用同一个列表元素（在这个阶段），所以sentinel.next 设置正确。

Answer 1

• 我猜这可能不正确：

当我们运行 return sentinel.next -> 我们首先得到一个引用 列表中的节点

• prev 我猜前两个值不会移动。只有它的链接被移动到下一个节点。

• 还有一点就是sentinel是final，不会变：

class Solution {
    public ListNode removeElements(
        final ListNode head,
        final int val
    ) {
        final ListNode sentinel = new ListNode(0);
        sentinel.next = head;

        ListNode prev = sentinel;
        ListNode curr = head;

        while (curr != null) {
            if (curr.val == val) {
                prev.next = curr.next;
            }

            else {
                prev = curr;
            }

            curr = curr.next;
        }

        return sentinel.next;
    }
}

• 也许需要注意的是，我们也不是removing 任何值（值存在于内存中），我们只是在更改链接列表的链接。

• 最后，我们只对 Linked List 的头部感兴趣，也就是 sentinel.next，我们不想看到 prev 在哪里。

迭代

class Solution {
    public ListNode removeElements(ListNode head, int val) {
        if (head == null)
            return null;

        head.next = removeElements(head.next, val);
        return head.val == val ? head.next : head;
    }
}

1 和 1 之间的链接还在，忘记画了。