XOR 链表 – 删除链表的第一个节点

介绍

XOR 链表是一种特殊的链表结构，可以使得链表中的每个节点只需要一个指针来存储前驱和后继节点的地址。这种数据结构常用于编写高效的内存管理程序，也可以用于密码学领域的一些应用。

本文将介绍如何使用 XOR 链表来删除链表中的第一个节点，涉及到的算法和数据结构包括 XOR 运算、链表和指针。

算法实现

对于没有使用过 XOR 链表的程序员来说，首先需要了解 XOR 运算的基本概念。XOR 运算是一种二进制运算，称为异或运算，表示的是两个二进制位不同，结果为 1，否则为 0。例如，0 XOR 0 = 0，0 XOR 1 = 1，1 XOR 1 = 0。

在 XOR 链表中，每个节点只有一个指针，该指针的值等于该节点的前驱节点地址和后继节点地址的异或值。假设当前节点为 A，前驱节点为 B，后继节点为 C，那么有 A.ptr = B XOR C。

在删除第一个节点时，我们需要先找到第二个节点，然后把它的地址保存到链表头，最后把链表头的地址更新为第二个节点的地址。

/**
 * Definition for singly-linked list.
 * struct ListNode {
 *     int val;
 *     ListNode* ptr;
 *     ListNode(int x) : val(x), ptr(NULL) {}
 * };
 */
class Solution {
public:
    ListNode* deleteFirstNode(ListNode* head) {
        if (head == NULL) {
            return NULL;
        }
        ListNode* second = XOR(NULL, head->ptr);
        if (second == NULL) {
            delete head;
            return NULL;
        }
        second->ptr = XOR(head, second->ptr);
        delete head;
        return second;
    }

    ListNode* XOR(ListNode* a, ListNode* b) {
        return (ListNode*)((uintptr_t)a ^ (uintptr_t)b);
    }
};

在上面的代码中，我们定义了一个名为 deleteFirstNode 的函数，用于删除链表的第一个节点。该函数接受一个指向链表头的指针作为参数，返回一个指向新的链表头的指针。

函数内部实现了 XOR 运算，用来求出链表中每个节点的前驱和后继节点地址。在找到第二个节点后，我们需要判断它是否存在，如果不存在，则说明链表中仅有一个节点，我们将释放它并返回空指针。然后，我们需要更新第二个节点的前驱指针，将它指向新的链表头，最后释放第一个节点并返回指向第二个节点的指针。

总结

XOR 链表是一种特殊的链表结构，在删除第一个节点时可以使用它来提高效率。使用 XOR 运算可以大大简化链表节点的定义和操作，但同时也增加了程序的复杂度和难度。需要仔细分析问题，理解指针的含义和作用，才能正确地使用 XOR 链表。