データ構造_5：リンクリストと再帰

リンクリストと再帰

リンクリスト要素の削除の問題への答え

問題の説明：リンクリスト[1、2、6、3、4、5、6]の値6の要素を削除します

• ListNode.java 構造の説明

  public class ListNode {
        
        
      int val;
      ListNode next;
  
      ListNode(int x) {
        
        val = x;}
  
      /**
      * 链表节点构造函数，自定义
      * @param arr
      */
      ListNode(int[] arr) {
        
        
          if (arr == null || arr.length == 0) {
        
        
              throw new IllegalArgumentException("arr can not be empty");
          }
          this.val = arr[0];
          ListNode cur = this;
          for (int i = 1; i < arr.length; i++) {
        
        
              cur.next = new ListNode(arr[i]);
              cur = cur.next;
          }
      }
  
      @Override
      public String toString() {
        
        
          StringBuilder sb = new StringBuilder();
          ListNode cur = this;
          while (cur != null) {
        
        
              sb.append(cur.val).append(" -> ");
              cur = cur.next;
          }
          sb.append("NULL");
          return sb.toString();
      }
  }
  

• 従来の方法では、リンクリストの3つの部分[ヘッド、ミドル、テール]は別々に処理されます

  public ListNode removeElement(ListNode head, int val) {
        
        
          // 链表头部节点删除
          while (head != null && head.val == val)
              head = head.next;
  
          // 链表尾部节点删除
          if (head == null) {
        
        
              return null;
          }
  
          // 链表中间部分节点删除
          ListNode prev = head;
          while (prev.next != null) {
        
        
              if (prev.next.val == val)
                  prev.next = prev.next.next;
              else
                  prev = prev.next;
          }
  
          return head;
      }
  }
  

• 仮想ヘッドノード方式では、各リンクリストノードにプレノードが含まれるようになり、コードが改善されます。

   public ListNode removeElement(ListNode head, int val) {
        
        
      // 建立虚拟头结点，保证链表中每一个节点前面均有节点
      ListNode dummyHead = new ListNode(-1);
      dummyHead.next = head;
  
      // 链表节点删除
      ListNode prev = dummyHead;
      while (prev.next != null) {
        
        
          if (prev.next.val == val)
              prev.next = prev.next.next;
          else
              prev = prev.next;
      }
  
      return dummyHead.next;
  }
  

• テストしてください！

  public static void main(String[] args) {
        
        
      int[] arr = {
        
        1, 2, 6, 3, 4, 5, 6};
      ListNode res = new ListNode(arr);
      System.out.println(res);
      new Solution2().removeElement(res, 6);
      System.out.println(res);
  }
  ------------------------------------------
  1 -> 2 -> 6 -> 3 -> 4 -> 5 -> 6 -> NULL
  1 -> 2 -> 3 -> 4 -> 5 -> NULL
  

再帰：コンピューターの非常に重要なコンポーネントロジックメカニズム

• 基本的に、元の問題は、配列の合計など、より小さな同じ問題に変換されます。

  SUM(arr[0...n-1]) = arr[0] + SUM(arr[1...n-1])

  SUM(arr[1...n-1]) = arr[1] + SUM(arr[2...n-1])

  SUM(arr[n-1...n-1]) = arr[n-1] + SUM(arr[]) = arr[n-1] + 0

• 再帰的アルゴリズムの構成

  • 求解最基本的问题
  • 把原问题转化成更小的问题

• リンクリストは再帰的です

  • リンクリストは、複数のノードの接続本体として理解でき、接続本体と見なすこともでき一个节点和一个链表ます。
  • これはNULL、最も基本的なリンクリストでもあります。
  • わかりやすくするために絵を描きました！
    
  • 写真によると、コードを書き直すことができます！

  public ListNode removeElementNew(ListNode head, int val) {
        
        
      // 基础问题 one
      if (head == null) {
        
        
          return null;
      }
      // 处理子链表，分解问题 two
      head.next = removeElementNew(head.next, val);
      // 处理结果，若当前返回子链表满足条件，便跳过节点 three
      return head.val == val ? head.next : head;
  }
  

  • たとえば、リンクリスト1, 2, 3があり、要素を削除したいのです2が、上記の方法はどのように実行されますか？
    • step1ヘッドノードとして1を使用して[1、2、3]リンクリストを入力します
      • one ヘッド！= null
      • two head.next =？、最初の再帰を入力し、step2
    • step2ヘッドノードとして2を使用して[2、3]リンクリストを入力します
      • one ヘッド！= null
      • two head.next =？、 2番目の再帰を入力します。step3
    • step3エントリ[3]ヘッドノードとして3を使用したリンクリスト
      • one ヘッド！= null
      • two head.next =？、 3番目の再帰を入力します。step4
    • step4入力パラメータ[NULL]、NULLリンクリスト
      • one head == null、return null、基本的な問題が発生しました！！！
    • step5 戻るstep3 two
      • two head.next =【null】
      • three head.val == 2？head.next：頭
      • ヘッドを返す、リンクリストは[3]になり、リターンstep2 two
    • step6 戻るstep2 two
      • two head.next =【3】
      • three head.val == 2？head.next：head、此时条件满足，为true
      • head.nextを返します。リンクリストは[3]になり、returnstep1 two
    • step7 戻るstep1 two
      • two head.next =【3】
      • three head.val == 2？head.next：頭
      • ヘッド戻り、リスト[1、3]であり、この時間は、バックstep1、引き継がれたone、、 two、threeメソッド戻り、終了します。

• 再帰呼び出しにはコストがかかります：関数呼び出し+システムスタックスペース（現在の実行位置、変数ステータス、および時間消費を記録します）。基本的な問題が処理されない場合、つまり再帰出口がない場合、メソッドの実行は次のようになります。メモリがいっぱいになるかオーバーフローするまでメモリを占有し、システムをオーバーさせます。アルゴリズムは常に限られた回数の実行後に終了する必要があり、各ステップは限られた時間で完了することができます。