你所不知道的C语言——链表

linus嘴里的good taste

在一次TED演讲中，林老大在14分钟提到，代码的品味。The mind behind linux
说实话，这是我第一次听到林老大的声线。
看下边一段代码：

void remove_list_node(List *list, Node *target)
{
    Node *prev = NULL;
    Node *current = list->head;
    // Walk the list
    while (current != target) {
        prev = current;
        current = current->next;
    }
    // Remove the target by updating the head or the previous node.
    if (!prev)
        list->head = target->next;
    else
        prev->next = target->next;
}

删除链表对应节点，用了10行。
而且需要处理当删除的目标节点是 head节点 的特殊情况。
改进：

void remove_list_node(List *list, Node *target)
{
    Node **indirect = &list->head;
    while (*indirect != target)
        indirect = &(*indirect)->next;
    *indirect = target->next;
}

使用了二级指针，就不需要考虑删除head节点的特殊情况了。骚的一。
 
 

合并2个有序链表

这是力扣的题的地址。21.合并2个有序链表

先看最原始写法

struct ListNode *mergeTwoLists(struct ListNode *L1, struct ListNode *L2) {
    struct ListNode *head = malloc(sizeof(struct ListNode));
    struct ListNode *ptr = head;
    while (L1 && L2) {
        if (L1->val < L2->val) {
            ptr->next = L1;
            L1 = L1->next;
        } else {
            ptr->next = L2;
            L2 = L2->next;
        }
        ptr = ptr->next;
    }
    ptr->next = L1 ? L1 : L2;
    return head->next;
}

运用上述indirect二级指针的技巧，
不需要分配一个临时的节点了：

struct ListNode *mergeTwoLists(struct ListNode *L1,
                               struct ListNode *L2) { 
    struct ListNode *head;
    struct ListNode **ptr = &head;
    for (; L1 && L2; ptr = &(*ptr)->next) {
        if (L1->val < L2->val) {
            *ptr = L1;
            L1 = L1->next;
        } else {
            *ptr = L2;
            L2 = L2->next;
        }
    }
    *ptr = (struct ListNode *)((uintptr_t) L1 | (uintptr_t) L2);
    return head;
}

上边的代码，需要判断是哪个节点的值更小，接到head新链表之后；
之后再把这个节点所在的链表（L1或者L2）往后推一个节点。
可以使用一个二级指针，间接指代值更小的节点，然后将它所在的链表往后推。
再次使用了一下indirect指针，见代码：

struct ListNode *mergeTwoLists(struct ListNode *L1, struct ListNode *L2) {
    struct ListNode *head = NULL, **ptr = &head, **node;

    for (node = NULL; L1 && L2; *node = (*node)->next) {
        node = (L1->val < L2->val) ? &L1: &L2;
        *ptr = *node;
        ptr = &(*ptr)->next;
    }
    *ptr = (struct ListNode *)((uintptr_t) L1 | (uintptr_t) L2);
    return head;
}

合并K个升序链表

也是力扣的题，23，合并K个升序链表
这一节不再考虑合并两个链表的问题，直接使用上边的合并操作。
但是这里需要考虑的是，怎么去做两两合并，最后合并成一个链表。
最笨的办法是，所有的链表都往第一条链表上合并。

struct ListNode *mergeKLists(struct ListNode **lists, int listsSize) {
    if (listsSize == 0) return NULL;
    for (int i = 1; i < listsSize; i++)
        lists[0] = mergeTwoLists(lists[0], lists[i]);
    return lists[0];
}

这样第一条链表会越来越长，导致遍历一次需要的时间越来越长。
图样图森破。
来看分段合并，如图：

这里要考虑的是间隔interval的取值，
两两比较时，使用链表i和链表i+interval
下一次比较时，是链表i+2*interval和链表i+2*interval+interval…终点是i+interval < 链表的条数
interval的增长是2倍的interval增长，终点是。。。

struct ListNode *mergeKLists(struct ListNode **lists, int listsSize) {
    if (listsSize == 0) return NULL;
    
    for (int interval = 1; interval < listsSize; interval *= 2) 
        for (int i = 0; i + interval < listsSize; i += interval * 2)
            lists[i] = mergeTwoLists(lists[i], lists[i + interval]);
    
    return lists[0];
}

这两者在力扣里面，执行时间第一个是300ms左右，第二个是个位数毫秒。
 
 

删除链表中间节点

力扣题2095
先不考虑释放这个动作，可以用一个快慢指针的方法找到中间节点。

struct ListNode *deleteMiddle(struct ListNode *head) {
    struct ListNode **indir = &head;
    for (struct ListNode *fast = head; fast && fast->next; fast = fast->next->next) 
        indir = &(*indir)->next;
    *indir = (*indir)->next;
    return head;
}

现在要删除这个中间节点了，
我们要用一个prev指针来跟随indirect指针，来准备free操作。

struct ListNode *deleteMiddle(struct ListNode *head) {
    if (!head->next) return NULL;
    
    struct ListNode **indir = &head, *prev = NULL;
    for (struct ListNode *fast = head; fast && fast->next; fast = fast->next->next) {
        prev = *indir;
        indir = &(*indir)->next;
    }
    prev->next = (*indir)->next;
    free(*indir);
    return head;
}

注：prev是一个一级指针。
这个写法会报错，heap_use_after_free
比如 [1, 3, 4, 7, 1, 2, 6] 链表
最终indirect指向内容为7的节点，简称 7node
prev指向 4node
free节点之前，prev->next = (*indir)->next 等同于 (*indir) = (*indir)->next
最后free的是 1node 你敢信？所以才会报错。
 

修正问题的方法：

struct ListNode *deleteMiddle(struct ListNode *head) {
    if (!head->next) return NULL;
    
    struct ListNode **indir = &head, *prev = NULL;
    for (struct ListNode *fast = head; fast && fast->next; fast = fast->next->next) {
        prev = *indir;
        indir = &(*indir)->next;
    }
    struct ListNode *next = (*indir)->next;
    free(*indir);
    prev->next = next; // *indir = next
    return head;
}

又搞了一个 next指针
太啰嗦了，继续简化：

struct ListNode *deleteMiddle(struct ListNode *head) {
    struct ListNode **indir = &head;
    for (struct ListNode *fast = head; fast && fast->next; fast = fast->next->next)
        indir = &(*indir)->next;
    struct ListNode *del = *indir;
    *indir = (*indir)->next;
    free(del);
    return head;
}

完。