双链表哨兵法

Question

我在Java双向链表，我在书的双向链表中阅读哨兵。其中指出

为了避免在双链接列表的边界附近操作时出现一些特殊情况，可以在列表的两端添加特殊节点：列表开头的头节点和列表末尾的尾节点。这些“虚拟”节点称为Sentinel（或guards），它们不存储主序列的元素

那些特例是什么？为什么我们需要哨兵接近？这是强制性的吗？如果我们对双向链表使用普通方法（没有哨兵），不会节省这些额外节点的内存吗？当用循环方法制作双链表时，我们必须删除哨兵？

Answer 1

维基百科注释简要提到使用sentinel节点简化链表的实现。

前哨节点是位于列表前面的虚拟节点。

在双链接列表中，哨兵节点指向列表的第一个和最后一个元素。我们不再需要为列表的头部和尾部保留单独的指针，就像我们必须处理单链接列表一样。

我们也不必担心头指针和尾指针的更新，因为正如我们将看到的，如果我们在sentinel节点之后插入，从而在列表中预先插入一个项，或者在sentinel节点之前插入，从而在列表中追加一个项，那么这种情况就会自动发生。

我们可以删除用于单链表的容器对象，因为哨兵节点可以跟踪列表中的第一个和最后一个元素。如果我们这样做了，那么我们将向用户返回指向哨兵节点的指针。

然而，数据结构通常设计有一个容器对象，该容器对象介导数据结构的用户和数据结构的实现之间的通信，因此我们将保留容器对象。

@6502关于哨兵节点如何比空节点提供好处的回答？这很有帮助。

以下是双链接节点列表中删除节点的代码，其中NULL用于标记列表的结尾，first和last两个指针用于保存第一个和最后一个节点的地址：

// Using NULL and pointers for first and last
if (n->prev) n->prev->next = n->next;
        else first = n->next;
if (n->next) n->next->prev = n->prev;
        else last = n->prev;

这是相同的代码，其中有一个特殊的虚拟节点来标记列表的结束，列表中第一个节点的地址存储在特殊节点的下一个字段中，列表中的最后一个节点存储在特殊虚拟节点的prev字段中：

// Using the dummy node
n->prev->next = n->next;
n->next->prev = n->prev;

同样的简化也适用于节点插入；例如，在节点x之前插入节点n（x==NULL或x==

// Using NULL and pointers for first and last

n->next = x;
n->prev = x ? x->prev : last;
if (n->prev) n->prev->next = n;
        else first = n;
if (n->next) n->next->prev = n;
        else last = n;

和

// Using the dummy node
n->next = x;
n->prev = x->prev;
n->next->prev = n;
n->prev->next = n;

如您所见，对于双链表，所有特殊情况和所有条件都删除了虚拟节点方法。