2095. Delete the Middle Node of a Linked List

拜讀了你所不知道的 C 語言： linked list 和非連續記憶體一文中所提到的 “good taste” 段落 , 覺得非常有趣而躍躍欲試，所以找這題來練練手。（後來發現底下的例子也有寫到這題😅，而且效率又比我想到的解更好，甚至還有一些記憶體管理的細節，學到了！）

原始題目

這題是給定一個不固定長度 $𝑛$ 的鏈結串列，然後要求刪除最中間的那個節點（ node ）（精確來說是第 $⌊ \frac{𝑛}{2} ⌋$ 個節點）

值得紀錄之處

這裡所謂的 good taste 是指利用一些技巧，去減少「特例」發生的情形，進而使程式碼更加乾脆俐落。舉例來說，原本在這題常見的解法有兩種：

先用迴圈把整個鏈結串列遍歷，計算有幾個節點。算完再跑一次 for 迴圈把最中間的節點刪除。
利用 fast 和 slow 兩指標，丟進迴圈裡面， fast 每回合前進兩格， slow 每回合前進一格，這樣只要一次迴圈就可以抓到要刪除的節點並且刪除。

非 indirect pointer 的解

此程式碼取自 leetcode 論壇的某位大大寫的詳解文章微調而得

class Solution {
public:
  ListNode* deleteMiddle(ListNode* head) {
    if (head -> next == nullptr)
      return nullptr;
    ListNode *slow = head, *fast = head -> next -> next;
    while (fast != nullptr && fast -> next != nullptr) {
      slow = slow -> next;
      fast = fast -> next -> next;
    }
    slow -> next = slow -> next -> next;
    return head;
  }
};

class Solution {
public:
  ListNode* deleteMiddle(ListNode* head) {
    if (head -> next == nullptr)
      return nullptr;
    ListNode *slow = head, *fast = head -> next -> next;
    while (fast != nullptr && fast -> next != nullptr) {
      slow = slow -> next;
      fast = fast -> next -> next;
    }
    slow -> next = slow -> next -> next;
    return head;
  }
};

可以注意到，上面的解法 (line 4) 會有一個特例 (edge case), 如果只有一個 node, 那就如何如何……。有時候特例一多，可能會寫了整面的 if-else, 看了就痛苦😵‍💫。如果有個魔法可以使這個特例更減少，那程式碼就可以更精簡，這也是我這次的練習目標。

因為題意規定 1 <= node.size() <= 100000, 因此前者的原本的做法：

不用判斷是否為空 list
要判斷是否只有一個 node, 若是只有一個 node, 則把該 node 刪除
若非只有一個 node, 則按照 fast, slow 做法從頭開始經過此 list 每個節點。

承上所述，我會需要某個「東西」，這個東西有辦法視情況具有 head 或 slow 的功能，而那個東西就是間接指標 (indirect pointer) ，一種指向指標的記憶體位址的指標（有點繞舌😆）。

原本 slow 無法對 head 造成影響

使用 indirect_del 可以修改 head

刪除前

// 因為沒有 edge case, 所以跟後面刪除中間節點的程式碼可以一樣
*indirect_del = (*indirect_del)->next;

// 因為沒有 edge case, 所以跟後面刪除中間節點的程式碼可以一樣
*indirect_del = (*indirect_del)->next;

刪除後

使用 indirect_del 也可以刪除中間的任意節點

刪除前

*indirect_del = (*indirect_del)->next;

*indirect_del = (*indirect_del)->next;

刪除後

indirect pointer 的解

(這個魔法我在原文花了好幾個小時反覆研究了很多遍，一開始覺得超級不好懂XD)

// good taste 的解法
class Solution {
public:
  ListNode* deleteMiddle(ListNode* head) {
    ListNode **indirect_del = &head, *fast = head;
    // 利用 go_next 去判斷 indirect_del 需不需要前進一格
    for(bool go_next = false; fast; fast = fast->next, go_next = !go_next)
      indirect_del = go_next ? &(*indirect_del)->next : indirect_del;
    *indirect_del = (*indirect_del)->next;
    return head;
  }
};

// 比較：多了 edge case 的解法
class Solution {
public:
  ListNode* deleteMiddle(ListNode* head) {
    if (head -> next == nullptr)
      return nullptr;
    ListNode *slow = head, *fast = head -> next -> next;
    while (fast != nullptr && fast -> next != nullptr) {
      slow = slow -> next;
      fast = fast -> next -> next;
    }
    slow -> next = slow -> next -> next;
    return head;
  }
};

// good taste 的解法
class Solution {
public:
  ListNode* deleteMiddle(ListNode* head) {
    ListNode **indirect_del = &head, *fast = head;
    // 利用 go_next 去判斷 indirect_del 需不需要前進一格
    for(bool go_next = false; fast; fast = fast->next, go_next = !go_next)
      indirect_del = go_next ? &(*indirect_del)->next : indirect_del;
    *indirect_del = (*indirect_del)->next;
    return head;
  }
};

// 比較：多了 edge case 的解法
class Solution {
public:
  ListNode* deleteMiddle(ListNode* head) {
    if (head -> next == nullptr)
      return nullptr;
    ListNode *slow = head, *fast = head -> next -> next;
    while (fast != nullptr && fast -> next != nullptr) {
      slow = slow -> next;
      fast = fast -> next -> next;
    }
    slow -> next = slow -> next -> next;
    return head;
  }
};

因為多了這層「間接的關聯」， indirect_del 一開始是指向 head 的地址，因此可以快樂地除去前述惱人的 edge case. 之後 indirect_del 又可以指向任何一個 node 的 node->next 指標，以獲得所有指標的功能。到這邊可能要多對照幾次兩者之間有無 “indirect pointer” 的差別會比較容易理解，理解之後不禁感嘆程式這門藝術真是博大精深！