java - 编译器不会推进单链表的递归反转

Question

我在 SinglyLinkedList 类中有一个递归静态方法，该方法由于不确定的原因而永远运行。这个类是通用的，它的声明如下所示:

public class SinglyLinkedList<E>{

这个类有一个内部泛型类Node，如下所示:

private static class Node<E> {
    private E element;
    private Node<E> next;

    public Node(E e, Node<E> n) {
        this.element = e;
        this.next = n;
    }

    public E getElement() {
        return this.element;
    }

    public Node<E> getNext() {
        return this.next;
    }

    public void setNext(Node<E> n) {
        this.next = n;
    }
}

此外，SinglyLinkedList 类具有以下字段:

private Node<E> head = null;

private Node<E> tail = null;

private int size = 0;

我遇到问题的方法称为reverse，其目的是以递归方式反转单链表的顺序。以下是该方法的代码:

public static SinglyLinkedList reverse(SinglyLinkedList l) {
    if (l.size < 2) return l;
    Node first = l.removeFirstNode();
    SinglyLinkedList reversed = reverse(l);
    reversed.addLast(first);
    return reversed;
}

reverse 方法使用一个名为 removeFirstNode 的非静态方法，其目的是删除单链表中的第一个 Node 并返回它:

private Node<E> removeFirstNode() {
    if (isEmpty()) return null;
    //Node<E> answer = new Node<>(this.head.getElement(), null);
    Node<E> answer = this.head;
    this.head = this.head.getNext();
    this.size--;
    if (this.size == 0) this.tail = null;
    return answer;
}

reverse 方法还使用一个名为 addLast 的非静态方法，其目的是将给定的 Node 添加到单个节点的末尾。链接列表:

private void addLast(Node<E> n) {
    if (isEmpty()) this.head = n;
    else this.tail.setNext(n);
    this.tail = n;
    this.size++;
}

问题是，当我尝试在 size 等于 2 的 SinglyLinkedList 上运行 reverse 方法时，编译器会到达该行

reversed.addLast(first);

然后在 addLast 方法中它停在该行

this.tail = n;

并且永远运行而不终止。如果 size 等于 3 或更大，编译器将到达该行

reversed.addLast(first);

甚至没有输入 addLast 方法就停在那里。现在如果我更换线路

Node<E> answer = this.head;

当前注释掉的行

Node<E> answer = new Node<>(this.head.getElement(), null);

reverse 方法终止，没有任何问题。谁能解释一下这是怎么回事？

编辑:我刚刚意识到size 3或更多的不同行为只是递归的产物。真正的问题是当 size 等于 2 并且该方法莫名其妙地终止时的情况

this.tail = n;

编辑2:

最少代码:

public class SinglyLinkedList<E>{

private static class Node<E> {
    private E element;
    private Node<E> next;

    public Node(E e, Node<E> n) {
        this.element = e;
        this.next = n;
    }

    public E getElement() {
        return this.element;
    }

    public Node<E> getNext() {
        return this.next;
    }

    public void setNext(Node<E> n) {
        this.next = n;
    }
}

private Node<E> head = null;

private Node<E> tail = null;

private int size = 0;

public SinglyLinkedList() {}

public int size() { return this.size; }

public boolean isEmpty() {
    return this.size == 0;
}

public void addLast(E e) {
    Node<E> newest = new Node<>(e, null);
    if (isEmpty())
        this.head = newest;
    else
        this.tail.setNext(newest);
    this.tail = newest;
    this.size++;
}

@Override
public String toString() {
    String output = "";
    if (this.size > 0) {
        Node<E> current_node = head;
        while (current_node != null) {
            output += current_node.getElement();
            if (current_node != tail) output += ", ";
            else output += "\n";
            current_node = current_node.getNext();
        }
    }
    return output;
}

private void addLast(Node<E> n) {
    if (isEmpty()) this.head = n;
    else this.tail.setNext(n);
    this.tail = n;
    this.size++;
}

private Node<E> removeFirstNode() {
    if (isEmpty()) return null;
    //Node<E> answer = new Node<>(this.head.getElement(), null);
    Node<E> answer = this.head;
    this.head = this.head.getNext();
    this.size--;
    if (this.size == 0) this.tail = null;
    return answer;
}

public static SinglyLinkedList reverse(SinglyLinkedList l) {
    if (l.size < 2) return l;
    Node first = l.removeFirstNode();
    SinglyLinkedList reversed = reverse(l);
    reversed.addLast(first);
    return reversed;
}}

测试类:

public static void main(String[] args) {
    int n = 4;
    SinglyLinkedList<Integer> list = new SinglyLinkedList<>();
    for (int i = 1; i <= n; i++) list.addLast(i);
    System.out.print(list);
    System.out.print(SinglyLinkedList.reverse(list));
}

Answer 1

removeFirstNode() 的实现不会取消节点的下一个指针的链接。

原始链表中，第一个节点的next指针指向第二个节点，第二个节点的next指针为空。

在新链表中，第一个节点的 next 指针将指向第二个节点，但第二个节点的 next 指针将指向第一个节点(以前是第二个节点)。

类似这样的东西(原始列表):

+---+    +---+
| A |--->| B |--->null
+---+    +---+

重新排序后会变成这样，因为 A 的 next 指针仍然指向 B:

+---+    +---+
| B |--->| A |---+
+---+    +---+   |
  ^              |
  |              |
  +--------------+

您可以将 removeFirstNode() 实现更改为如下所示:

    private Node<E> removeFirstNode() {
        if (isEmpty()) return null;
        Node<E> answer = this.head;
        this.head = this.head.getNext();
        answer.next = null; // Set next ptr to null
        this.size--;
        if (this.size == 0) {
            this.tail = null;
        }
        return answer;
    }

代码可能看起来像“停止”，因为调试器尝试使用 toString() 打印列表，我想它会遍历列表，并且由于循环而永远不会完成。