最快删除指定链表节点 :Time = O(1)

本文详细介绍了如何在O(1)时间内删除链表节点,包括O(n)时间删除的原理和O(1)时间删除的思路,通过偷梁换柱的方法避免遍历链表。同时提供了O(1)时间删除指定节点的C++代码实现,考虑了边界条件和特殊情况,确保代码的安全性。

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删除链表节点的问题

题目:在 O(1)时间内删除链表节点。

给定单向链表的头指针和一个节点指针,定义一个函数在 O(1)时间内删除该节点,链表节点和函数的定义如下:

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

//为了避免删除头节点后实参指针指向内存释放的地址,
//变成野指针,第一个参数使用指针的指针或者指针的引用类型
void DeleteListNode(ListNode** head, ListNode* pToBeDeleted) { 
    
}

O(n) 时间删除与 O(1) 删除节点的原理讲解

  1. O(n) 时间删除

思路:正常情况下,我们删除一个节点,除了删除头节点外,其余应知道这个指定节点的前一个节点才能删除。

删除头节点:

head = head->next;
free(ToBeDeleted)

在这里插入图片描述

删除非头节点


//需要遍历找到 p1
p1 ->next = ToBeDeleted -> next
free(ToBeDeleted)

在这里插入图片描述

也就是说我们需要知道 指定节点 的 Front节点,我们需要遍历链表进行查找该 节点,所以造成了 O(n)
删除节点。

  1. O(1) 删除讲解

思路:由于我们知道删除一个节点需要知道它的前置节点,删除后它的前置节点与它的后置节点相连接, 我们不妨来一个偷梁换柱,将它的后置节点 赋值到自身上,之后直接删除后置节点,因为删除一个指定节点的后置节点是很容易的。

删除指定的3节点

ListNode* temp = 3->next;
3->val = temp ->val;
3->next = temp->next;
free(temp);

在这里插入图片描述

O(1) 时间删除指定节点代码实现

到了写代码的时候我们就要好好分析一下代码的全面性,保证代码安全性

特殊输入参数合法性考虑:头指针与删除节点指针是否为空,为空可以直接return
边界考虑:删除的节点为头节点或者尾节点;

  1. 删除头节点,并且头节点后还有节点相连,程序正常。
  2. 删除的节点是头节点尾节点重复时,我们会因为使用了空指针值而程序崩溃
  3. 删除尾节点,会造成程序崩溃。

考虑了这些之后,我们有:

//为了避免删除头节点后实参指针指向内存释放的地址,变成野指针,第一个参数使用指针的指针或者指针的引用类型
void DeleteListNode(ListNode** head, ListNode* pToBeDeleted) { 
    if (head == nullptr || *head == nullptr || pToBeDeleted == nullptr )
        return;
    
    // 删除的节点不是尾巴节点
    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;
    }
    //链表仅有一个节点,删除头节点(也是尾节点)
    else if (*head == pToBeDeleted) {
        delete pToBeDeleted;
        pToBeDeleted = nullptr;
        *head = nullptr;
    }
    //删除链表尾节点
    else {
        auto pNode = *head;
        while (pNode->m_pNext != pToBeDeleted)
        {
            pNode = pNode->m_pNext;
        }
        pNode->m_pNext = pToBeDeleted->m_pNext;
        delete pToBeDeleted;
        pToBeDeleted = nullptr;
    }
}

对于 n-1 个非尾巴节点来说,我们在O(1) 时间内把下一个节点 的内存复制覆盖要删除的节点,并删除下一个节点;对于尾节点而言,由于仍然需要顺序查找,时间复杂度为 O(n),总体平均时间复杂度为:

【O(1)*n-1 + O(n)】/ n = O(1)




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