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[算法浅析] 如何在O(1)的时间里删除单链表的结点

题目是这样的:给你一个单链表的表头,再给你其中某个结点的指针,要你删除这个结点,条件是你的程序必须在O(1)的时间内完成删除。

由于有的同学对链表还不是很熟悉,本文尽量描述的通俗易懂,老鸟请直接跳过前面一大段。

链表结构如下:

struct node
{
    int val;
    node* next;
};

题目不是很难,很快就能想到好办法:)

首先回顾一下普通的删除方法,首先通过表头,找到待删除结点(设为B)的前一个结点(设为A),将A的指向改一下就行,然后删除掉B结点就行了。要删除的结点一定要delete掉,这不仅是个好习惯,而且能避免将来项目中可能造成的内存泄露的严重问题。

void DeleteNode_On(node *LinkList, node *p)
{
    printf("delete:%d\n", p->val);
    node *s = LinkList;
    while(s->next != p)
        s = s->next;
    s->next = s->next->next;
    delete(p);
}

这个算法主要耗时在于查找前一个结点,所以是O(n)的算法。

那么既然要求是O(1),显然不能再去for一遍了,联想到数组的删除,这个问题就比较好解决了。

首先我们很容易就能得到待删除结点,即B结点的后一个结点C,然后将C的值赋值给B结点的值,相当于数组删除时候的覆盖,现在B结点和C结点一模一样了,接下来就相当简单了吧,我们不删B,直接利用B删掉C就行了,方法简单,时间O(1)。


但是仔细想想这个算法有个很明显的缺陷,如果待删除结点是最后一个结点呢?这个时候似乎没有什么好的解决办法,只能老老实实的O(n)了。现在我们来看看平均时间复杂度:

符合题目要求。

void DeleteNode_O1(node *LinkList, node *p)
{
    printf("delete:%d\n", p->val);
    if(p->next != NULL) //如果p不是末尾结点, 则让后一个结点覆盖掉p, 然后删除后一个结点
    {
        p->val = p->next->val;
        node *tmp = p->next;
        p->next = p->next->next;
        delete(tmp);
    }
    else // 如果p是末尾结点, 则找到p的前一个结点然后正常删除
    {
        node *s = LinkList;
        while(s->next != p)
            s = s->next;
        s->next = s->next->next;
        delete(p);
    }
}

最后附上完整测试代码:

#include<iostream>

using namespace std;

struct node
{
    int val;
    node* next;
};

void CreateLinkList(node *LinkList)
{
    node *s = LinkList;
    for(int i = 0; i < 10; i++)
    {
        node *t = new node;
        t->val = i;
        t->next = NULL;
        s = s->next = t;
    }
}

void ShowLinkList(node * LinkList)
{
    node *s = LinkList->next;
    while(s = s->next)
        printf("%d ", s->val);
    putchar(10);
}

void DeleteNode_On(node *LinkList, node *p)
{
    printf("delete:%d\n", p->val);
    node *s = LinkList;
    while(s->next != p)
        s = s->next;
    s->next = s->next->next;
    delete(p);
}

void DeleteNode_O1(node *LinkList, node *p)
{
    printf("delete:%d\n", p->val);
    if(p->next != NULL) //如果p不是末尾结点, 则让后一个结点覆盖掉p, 然后删除后一个结点
    {
        p->val = p->next->val;
        node *tmp = p->next;
        p->next = p->next->next;
        delete(tmp);
    }
    else // 如果p是末尾结点, 则找到p的前一个结点然后正常删除
    {
        node *s = LinkList;
        while(s->next != p)
            s = s->next;
        s->next = s->next->next;
        delete(p);
    }
}

int main()
{
    node *LinkList = new node;
    CreateLinkList(LinkList);
    ShowLinkList(LinkList);


    node *p = LinkList->next;
    for(int i = 0; i < 3; i++)
        p = p->next;
    DeleteNode_On(LinkList, p);
    ShowLinkList(LinkList);


    p = LinkList->next;
    for(int i = 0; i < 8; i++)
        p = p->next;
    DeleteNode_O1(LinkList, p);
    ShowLinkList(LinkList);

    p = LinkList->next;
    for(int i = 0; i < 4; i++)
        p = p->next;
    DeleteNode_O1(LinkList, p);
    ShowLinkList(LinkList);
    getchar();
    return 0;
}