链表加一问题中的「虚拟头节点」魔法

最新推荐文章于 2025-05-09 17:44:36 发布

东百牧码人

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文章标签：链表数据结构

本文链接：https://blog.youkuaiyun.com/temp0504/article/details/146547898

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链表加一问题中的「虚拟头节点」魔法

今天我们来拆解 LeetCode 369 题「给单链表加一」，重点分析代码中巧妙使用的 虚拟头节点（dummy node） 设计模式。这一设计在链表问题中非常常见，掌握它能让你在处理边界条件时游刃有余。

问题描述

给定一个单链表表示的非负整数（最高位在链表头），将该整数加一。例如：

输入 [1,2,3] → 输出 [1,2,4]
输入 [9,9,9] → 输出 [1,0,0,0]

核心思路分析

加一操作的关键在于处理进位：

找到最后一个非9的节点：从右到左遍历链表，找到最后一个不是9的节点（因为它加一后不会产生连续进位）。
处理进位：将该节点加一，后续所有节点置0。
处理最高位进位：如果原链表所有节点都是9（如 [9,9,9]），加一后需要在链表最前面新增一个1。

为什么需要虚拟头节点？

当链表所有节点都是9时，加一后需要创建新的头节点。此时，虚拟头节点可以：

统一处理头节点变化的情况（无需额外判断是否需要新增节点）。
简化代码逻辑，避免边界条件的冗余判断。

代码逐行解析

public class Solution {
    public ListNode PlusOne(ListNode head) {
        if (head == null) return new ListNode(1); // 空链表特殊处理

        ListNode dummy = new ListNode(0); // 创建虚拟头节点
        dummy.next = head; // 虚拟头节点指向原链表头
        ListNode notNine = dummy; // 记录最后一个非9节点

        // 第一步：找到最后一个非9节点
        ListNode current = head;
        while (current != null) {
            if (current.val != 9) {
                notNine = current; // 更新最后一个非9节点
            }
            current = current.next;
        }

        // 第二步：最后一个非9节点加一
        notNine.val++;
        notNine = notNine.next; // 移动到后续节点

        // 第三步：后续节点全部置0
        while (notNine != null) {
            notNine.val = 0;
            notNine = notNine.next;
        }

        // 返回结果：如果虚拟头节点的值为0，说明未修改原头节点，否则返回虚拟头节点
        return dummy.val == 0 ? head : dummy;
    }
}