理解单向链表的头部和指针

Question

也许这是一个相当基本的问题，但我在 leetcode 上似乎有很多这样的问题。

例如，一个人为我提供了一个单向链表的头，而不是我定义一个指针变量说：

curr = head 

在我恢复头部之后：

def revert(head):     
    prev, curr = None, head 

    while curr: 
        nxt = curr.next 

        curr.next = prev 
        prev = curr 

        curr = nxt 

    return prev

现在我将获得一个单链表，在这种情况下，顺序是相反的，prev 是它的头部。

当循环完成时，当然 curr 指针指向None ，我想知道为什么 head 被修改为只包含最后一个元素。

一个更普遍的问题是，一旦指针改变，头部怎么会自动更新？ 这是由 leetcode 后端实现的还是从数据结构的角度来看的。

Answer 1

一旦指针改变，头部怎么会自动更新？

简短的回答是它不会自动更新。

在您的示例中，变量head指向一个可变的 object，这意味着即使从 function scope 完成修改也会就地发生。

常规的 python list也是可变的，为了演示让我们采用常规的 python 列表并对内容进行一些修改。

def change_last_index(example):
    lst = example  # lst and example both point to the same mutable object
    lst[-1] = 153

example = [1, 2, 3]
change_last_index(example)

print(example) # [1, 2, 153]

这与链表的链接/节点是相同的概念。

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让我们创建一个与您的 function 一起使用的示例Node类/数据结构。

class Node:
    def __init__(self, val):
        self.val = val
        self.next = None
    def __repr__(self): 
        return f"{self.val} -> {self.next}"

为了证明它的可变性，我们可以创建一个 function 来创建一个新节点并将其分配给它的下一个属性。

def set_next_node(node, value):
    node1 = node  #  node1, node, and head all point to same object
    node1.next = Node(value)  # create new node and assign to head.next
    
head = Node(0)
print(head)               # output:  0 -> None

set_next_node(head, 1)
# the function will create a new node with value of 1 set it to `head.next`

print(head)               # output:  0 -> 1 -> None

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在第一行的revert function 中......

prev, curr = None, head 

... curr变量现在指向head指向的同一个 object。 因此，在while循环的第一次迭代中，当执行curr.next = prev ， head.next会更改为None 。

然后在第二次迭代中，同一行将head分配给不同节点的next属性，因为当执行prev = curr行时， prev被重新分配给head object。

这是一个示例，您可以使用上面的revert function 和示例Node class 运行。 我建议在 IDE/调试器中运行它和上面的所有代码，这样你就可以一步一步地跟踪变化，并运行你自己的实验，比如延长链表或将节点值更改为字符串。

head = Node(0)
head.next = Node(1)
head.next.next = Node(2)

print(head)  # 0 -> 1 -> 2 -> None

def revert(head):
    prev, curr = None, head
    while curr:
        nxt = curr.next
        curr.next = prev
        prev = curr
        curr = nxt
    return prev

result = revert(head)

print(head) # 0 -> None
print(result) # 2 -> 1 -> 0 -> None

希望您能看到没有任何事情是自动发生的。 对head和链表的所有其他元素的所有修改都是在您的 function 中执行的步骤的直接结果。