哨兵元素的应用总结

哨兵，顾名思义，是用来解决国家之间边界问题的，不直接参与生产活动。

同样，计算机科学中提到的哨兵，也用来解决边界问题。

在许多算法中，存在“邻居依赖问题”（我自己造的词），在处理当前元素时，要涉及到它旁边那个元素。那如果当前元素是边界元素呢，它没有旁边那个元素，如果不作处理，程序就可能出错；如果对它特别对待，就会增加代码复杂性，还会降低程序效率。应用哨兵，也就是申请若干个多余的元素作为边界元素的邻居，可以完美得解决这个问题。

下面，我们会举一些哨兵应用的例子。

链表

单链表在插入和删除时，需要修改前驱结点的后继指针，这就形成了“邻居依赖”，链表中第一个元素没有前驱结点，如果没有特殊处理，在插入和删除第一个结点时，就会出错。

所以我们可以申请一个头结点，作为原本的第一个结点的前驱结点，问题也就解决了。但是在这种方式中，我们要插入或者删除一个结点时，要知道它的前驱结点地址，这往往是麻烦的。

另一个方式，也是我更喜欢的方式，是申请一个尾结点，作为原本最后一个结点的后继结点。

要删除某个元素时，我们不删除当前这个结点，而是用后继结点的数据覆盖当前结点的数据，再删除后继结点。这种方式，不需要访问前驱结点，也就解决了获取前驱结点的困难。插入元素也是同理。而最后一个结点没有后继结点，所以需要一个尾结点作为哨兵。

如果用的是双链表，就需要在头尾各加一个哨兵。

其它

在插入排序和归并排序中，使用一个值为无穷大或者负无穷大的哨兵元素，能降低代码复杂性，提高程序运行效率。

在二叉树中，插入删除元素时也会表现出“邻居依赖”，也可以通过哨兵解决。

在n*m的矩形区域中，例如扫雷，一个点击方块时，要扫描周围8个方块的雷数，而边界方块的周围不足8个方块，一种解决方法就是在有效矩形区域的周围，添加一圈的方块，

但这个方法申请的哨兵数量有点多，数量是2n+2m-4,在实践中应该酌情考虑。

可以使用哨兵的地方还有很多，只要存在“邻居依赖”的地方，就可以考虑使用哨兵。