XOR链表 – 给定链表的成对交换元素

简介

XOR链表（Exclusive or linked list）是一种通过异或操作实现链表结构的数据结构。 在这种链表中，每个节点都存储着前一个节点和后一个节点的异或值，而不是直接存储它们的地址。

本文将讲解如何使用XOR链表实现给定链表的成对交换元素，即将链表中相邻的两个节点交换位置。

算法步骤

1. 初始化当前节点指针 cur 为链表头节点。
2. 如果链表为空或只有一个节点，则直接返回。
3. 初始化上一节点指针 prev 为 NULL。
4. 进入循环，每次处理相邻的两个节点：
   • 初始化下一节点指针 next 为当前节点的下一个节点。
   • 将当前节点的 next 指针更新为 prev 与 next 的异或值。
   • 如果下一节点为 NULL，则结束循环。
   • 否则，将 prev 更新为当前节点，并将当前节点指针 cur 更新为下一节点。
   • 重复步骤4。

代码实现

#include <iostream>

using namespace std;

struct Node {
    int val;
    Node* npx; // 异或指针
    Node(int v): val(v), npx(NULL) {}
};

void swapNodes(Node** head) {
    Node* cur = *head;
    Node* prev = NULL;

    if (cur == NULL || cur->npx == NULL) {
        return;
    }

    while (cur != NULL) {
        Node* next = (Node*) ((uintptr_t)(prev) ^ (uintptr_t)(cur->npx));
        cur->npx = (Node*) ((uintptr_t)(next) ^ (uintptr_t)(prev));
        prev = cur;
        cur = next;
        if (cur != NULL) {
            next = cur->npx;
            cur->npx = (Node*) ((uintptr_t)(prev) ^ (uintptr_t)(next));
        }
    }

    *head = prev;
}

void printList(Node* head) {
    Node* prev = NULL;
    Node* cur = head;
    Node* next;

    while (cur != NULL) {
        cout << cur->val << " ";
        next = (Node*) ((uintptr_t)(prev) ^ (uintptr_t)(cur->npx));
        prev = cur;
        cur = next;
    }
}

int main() {
    Node* head = new Node(1);
    head->npx = NULL;
    Node* tail = head;

    // 构造链表
    for (int i = 2; i <= 10; i++) {
        Node* node = new Node(i);
        tail->npx = (Node*) ((uintptr_t)(tail->npx) ^ (uintptr_t)(node));
        node->npx = tail;
        tail = node;
    }

    cout << "原链表：" << endl;
    printList(head);

    swapNodes(&head);

    cout << "\n交换后链表：" << endl;
    printList(head);

    return 0;
}

总结

XOR链表是一种高效的数据结构，可以用于许多链表相关算法中。在本文中，我们使用XOR链表实现了给定链表的成对交换元素算法，并提供了完整的C++代码实现。