不同集合含有相同元素时不能使用链表

 如果集合有重叠元素，比如总人口集合、男性集合、女性集合，那么对这三个集合的表示，要谨慎使用链表。如下图：



 

 
 

 

 

 

    注意，上面图中，使用的是Add（Node），而非使用Add（Value），两者有重大区别，前者，三条链表类共同修改一个链表，内存占用少，但是集合一旦有重叠就会引起错乱，后者每Add（Value）一次，就会重新new一个新的结点（查看Add的方法就知道了，里面有一个new Node（）的动作），于是就会形成三条独立的链表，互不相干，也不会出现上述错误，但是同一个对象就拥有了多个克隆体，多占用了不少内存，而且，如果对其中一个链表的某个node中的value进行修改的话，就必须需要考虑同时修改其他链表中的值相同的value对象，C#双链表提供了Find（value）函数，用于在链表中找到引用value（非值相等，而是引用相等）的Node，然后使用Remove（node）将该结点删除。由于每个value可能有多个克隆，为了保持一致性，修改某个集合中的某一value的属性时，还必须要修改其他集合中的相同值的value的属性。举个例子，比如要在三个集合中添加人，第一个是男的，第二个男的，第三个是女的，第四个是男的，分别输出三个集合的人数，然后把第一个人删除，再输出三个集合的人数，程序如下：
 
 

LinkedList<Individual> listAll = new LinkedList<Individual>();
LinkedList<Individual> listMale = new LinkedList<Individual>();
LinkedList<Individual> listFemale = new LinkedList<Individual>();

Individual indi1 = new Individual();//Individual是个人类
indi1.Gender = GenderType.M;//男
Individual indi2 = new Individual();
indi2.Gender = GenderType.M;
Individual indi3 = new Individual();
indi3.Gender = GenderType.F;//女
Individual indi4 = new Individual();
indi4.Gender = GenderType.M;

//根据性别向集合中添加
listAll.AddLast(indi1);
listMale.AddLast(indi1);

listAll.AddLast(indi2);
listMale.AddLast(indi2);

listAll.AddLast(indi3);
listFemale.AddLast(indi3);

listAll.AddLast(indi4);
listMale.AddLast(indi4);

//分别输出总人数，男性数，女性数，结果为4，3，1
Console.WriteLine("{0}, {1}, {2}", listAll.Count, listMale.Count, listFemale.Count);
Console.ReadLine();

//删除集合中的一个男人indi1，这需要即删除listMale和listAll中的两个相同对象
LinkedListNode<Individual> n = listMale.Find(indi1);//首先查到到在listMale中的引用indi1的node（不是对值的查找，而是对引用的查找）
listAll.Remove(indi3);//Remove(value)
listMale.Remove(n);//Remove(node)

//分别输出删除indi1后的总人数，男性数，女性数，结果为3，2，1
Console.WriteLine("{0}, {1}, {2}", listAll.Count, listMale.Count, listFemale.Count);
Console.ReadLine();

  

 

     改进方法，使用三个顺序表来完成，这样对各自顺序表增加要素或者删除要素都不影响其他顺序表，因为顺序表基于数组，对于任何一个value，都有对应的若干引用，value没有链表那种链式结构，它们是靠数组的Index来获得的。更重更要的是，内存中，任何一个value只需要一个拷贝，而不需要多个拷贝，这样就节省了内存，而且对value的修改更加方便，只需要修改一次即可。

 

 

我们假设使用的是Add（node）方法添加链表，而非使用Add（value）方法。第一步，往All链表中添加一个男性，同时Male链表中也要加入该男性，第二步，往All链表中添加一个男性，同时Male链表也要加入该男性（重复了），第三步，往All链表加入一个女性，同时Female链表也加入该女性要素，此时，加入的女性成员同时也加入了Male链表中，造成错误。根本原因在于，链表的前后引用关系，三个链表类对其有三个引用，但是操作的确是统一链表。当集合重叠的时候，一定出错。但是要注意的是，这种“同一个结点加入不同链表”的添加方法，只有在自定义的链表泛型类中才能使用，C#的LinkedList<>是禁止向链表中加入一个已经属于其他链表的结点的，下面这段程序因为违法了这一规定而报错：
 

LinkedList<Individual> listAll = new LinkedList<Individual>();
LinkedList<Individual> listMale = new LinkedList<Individual>();
LinkedList<Individual> listFemale = new LinkedList<Individual>();

Individual indi1 = new Individual();//Individual是个人类
indi1.Gender = GenderType.M;//男
LinkedListNode<Individual> node1 = new LinkedListNode<Individual>(indi1);

Individual indi2 = new Individual();
indi2.Gender = GenderType.M;
LinkedListNode<Individual> node2 = new LinkedListNode<Individual>(indi2);

Individual indi3 = new Individual();
indi3.Gender = GenderType.F;//女
LinkedListNode<Individual> node3 = new LinkedListNode<Individual>(indi3);

Individual indi4 = new Individual();
indi4.Gender = GenderType.M;
LinkedListNode<Individual> node4 = new LinkedListNode<Individual>(indi4);

//根据性别向集合中添加
listAll.AddLast(node1);
listMale.AddLast(node1);//error

listAll.AddLast(node2);
listMale.AddLast(node2);

listAll.AddLast(node3);
listFemale.AddLast(node3);

listAll.AddLast(node4);
listMale.AddLast(node4);

    若使用自定义自定义链表类（可以加入属于另外一个链表的结点），按上面顺序加入这几个人会有什么后果呢？后果是，第一步，indi1加入了All链表和Male链表；第二步，在All链表尾部加入value是indi2的结点（此时indi2成为链表All和链表Male的尾结点），然后在Male链表尾部（尾部结点的value已经是indi2）再次加入这一结点（因为这个人是男的），这是就会产生这样一个后果：node2的next属性等于他自己，也就是形成了死循环，此时计算All和Male链表的长度，则陷入死循环，无法得出结果。程序如下：

SingleLinkedList<Individual> listAll = new SingleLinkedList<Individual>();
SingleLinkedList<Individual> listMale = new SingleLinkedList<Individual>();
SingleLinkedList<Individual> listFemale = new SingleLinkedList<Individual>();

Individual indi1 = new Individual();//Individual是个人类
indi1.Gender = GenderType.M;//男
Node<Individual> node1 = new Node<Individual>(indi1);

Individual indi2 = new Individual();
indi2.Gender = GenderType.M;
Node<Individual> node2 = new Node<Individual>(indi2);

Individual indi3 = new Individual();
indi3.Gender = GenderType.F;//女
Node<Individual> node3 = new Node<Individual>(indi3);

Individual indi4 = new Individual();
indi4.Gender = GenderType.M;
Node<Individual> node4 = new Node<Individual>(indi4);

//根据性别向集合中添加
listAll.Add(node1);
listMale.Add(node1);

listAll.Add(node2);
listMale.Add(node2);//这一步导致node2.Next = node2;死循环

listAll.Add(node3);
listFemale.Add(node3);

listAll.Add(node4);
listMale.Add(node4);

//分别输出总人数，男性数，女性数，无法输出
Console.WriteLine("{0}, {1}, {2}", listAll.GetLength(), listMale.GetLength(), listFemale.GetLength());
Console.ReadLine();

示意图为：



改进方法，使用三个顺序表来完成，这样对各自顺序表增加要素或者删除要素都不影响其他顺序表，因为顺序表基于数组，对于任何一个value，都有对应的若干引用，value没有链表那种链式结构，它们是靠数组的Index来获得的。更重更要的是，内存中，任何一个value只需要一个拷贝，而不需要多个拷贝，这样就节省了内存，而且对value的修改更加方便，只需要修改一次即可。