
本文深入探讨了java单链表反转操作中常见的`outofmemoryerror`问题。通过分析错误的链表反转实现如何创建循环引用,导致`tostring()`方法陷入无限循环,最终耗尽堆内存。文章提供了标准的迭代式链表反转算法,并附带详细代码示例与解释,旨在帮助开发者理解并正确实现链表反转。
在实现单链表反转功能时,有时会遇到java.lang.OutOfMemoryError: Java heap space异常。根据提供的堆栈信息,该错误并非直接发生在反转方法内部,而是出现在MyCodeLink.toString()方法中,具体是StringBuilder的append操作。
Exception in thread "main" java.lang.OutOfMemoryError: Java heap space
at java.base/java.util.Arrays.copyOf(Arrays.java:3537)
at java.base/java.lang.AbstractStringBuilder.ensureCapacityInternal(AbstractStringBuilder.java:228)
at java.base/java.lang.AbstractStringBuilder.append(AbstractStringBuilder.java:829)
at java.base/java.lang.StringBuilder.append(StringBuilder.java:253)
at com.company.MyCodeLink.toString(MyCodeLink.java:74)
at java.base/java.lang.String.valueOf(String.java:4218)
at java.base/java.io.PrintStream.println(PrintStream.java:1047)
at com.company.MyCodeLink.main(MyCodeLink.java:132)这表明在调用reversal()方法后,当尝试打印链表(即调用toString())时,StringBuilder在不断尝试扩容并添加字符,最终耗尽了Java堆内存。这强烈暗示链表在反转后形成了一个循环,导致toString()方法陷入无限循环。
让我们审查导致此问题的reversal()方法实现:
public void reversal(){
Node p1 = this.head;
Node p2 = p1.next;
while (p2 != null){
Node temp = p2.next;
p2.next = p1; // 关键错误点:p2指向p1
p1 = p2;
p2 = temp;
}
this.head = p1;
}为了理解问题,我们以一个简单的链表 A -> B -> C -> D -> null 为例进行逐步分析。 初始状态:head = A,p1 = A,p2 = B。
第一次循环:
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在第一次循环结束后,链表头部 head 仍然是 A。A.next 指向 B,而 B.next 指向 A。这意味着从 head 开始遍历时,会无限地在 A 和 B 之间循环:A -> B -> A -> B -> ...。
当 toString() 方法被调用时:
@Override
public String toString(){
StringBuilder s = new StringBuilder();
Node cur = head;
while (cur != null){ // cur 永远不会为 null
s.append(cur.val).append("\t"); // 不断追加字符
cur = cur.next; // 在 A 和 B 之间循环
}
return s.toString();
}由于 cur 永远无法到达 null,while (cur != null) 循环将无限执行。StringBuilder会不断地追加链表节点的值,导致其底层数组持续扩容,最终耗尽Java堆空间,抛出OutOfMemoryError。
链表反转的经典迭代算法通常采用“三指针法”:current、previous 和 temp(或next)。
以下是正确的链表反转实现:
public void reversal(){
Node current = this.head; // 从链表头部开始
Node previous = null; // 反转后,原头节点的下一个节点应为null
while (current != null){
Node temp = current.next; // 1. 临时保存当前节点的下一个节点,防止链表断裂
current.next = previous; // 2. 反转指针:当前节点指向前一个节点
previous = current; // 3. previous 向前移动一步,成为新的前一个节点
current = temp; // 4. current 向前移动一步,处理下一个节点
}
this.head = previous; // 循环结束后,previous 指向原链表的最后一个节点,它现在是新链表的头部
}让我们再次以 A -> B -> C -> D -> null 为例,逐步演示正确算法的执行过程:
初始状态:head = Acurrent = Aprevious = null
第一次循环 (current = A):
第二次循环 (current = B):
第三次循环 (current = C): 11. temp = C.next (temp = D) 12. C.next = previous (C.next = B) 链表状态:C -> B -> A -> null 13. previous = current (previous = C) 14. current = temp (current = D) 循环结束时状态:current = D, previous = C
第四次循环 (current = D):
循环结束:current 变为 null,循环终止。 this.head = previous,即 this.head = D。 最终链表变为:D -> C -> B -> A -> null,成功反转。
以下是包含正确reversal()方法的MyCodeLink类完整实现:
package com.company;
import java.util.ArrayList;
class Node {
public Node(int val, Node next) {
this.val = val;
this.next = next;
}
public Node(int val) {
this(val, null);
}
int val;
Node next;
// 保持私有,通常通过链表类的方法修改
private void setVal(int newVal) {
this.val = newVal;
}
private void setNext(Node newNextNode) {
this.next = newNextNode;
}
}
public class MyCodeLink {
private Node head;
private int size;
public MyCodeLink(int val) {
this.head = new Node(val, null);
this.size = 1;
}
public void insert(int index, int val) {
if (index < 0 || index > this.getSize()) {
throw new IndexOutOfBoundsException("index must >= 0 and <= size");
}
if (index == 0) {
this.head = new Node(val, head);
this.size++;
return;
}
Node cur = head;
for (int i = 0; i < index - 1; i++) {
cur = cur.next;
}
Node node = new Node(val, cur.next);
cur.next = node;
this.size++;
}
public void insertToHead(int val) {
insert(0, val);
}
public void insertToLast(int val) {
insert(this.getSize(), val);
}
public int getSize() {
return this.size;
}
public Node getHead() {
return head;
}
@Override
public String toString() {
StringBuilder s = new StringBuilder();
Node cur = head;
while (cur != null) {
s.append(cur.val).append("\t");
cur = cur.next;
}
return s.toString();
}
/**
* 正确的链表反转方法(迭代法)
*/
public void reversal() {
Node current = this.head;
Node previous = null;
while (current != null) {
Node temp = current.next; // 1. 临时保存当前节点的下一个节点
current.next = previous; // 2. 反转当前节点的指针,使其指向前一个节点
previous = current; // 3. previous 指针向前移动一步
current = temp; // 4. current 指针向前移动一步
}
this.head = previous; // 更新链表头部为原链表的最后一个节点
}
public static void main(String[] args) {
MyCodeLink myCodeLink = new MyCodeLink(8);
System.out.println("Initial list: " + myCodeLink); // 8
System.out.println("Size: " + myCodeLink.getSize()); // 1
myCodeLink.insertToHead(6);
System.out.println("After insertToHead(6): " + myCodeLink); // 6 8
System.out.println("Size: " + myCodeLink.getSize()); // 2
myCodeLink.insert(1, 7);
System.out.println("After insert(1, 7): " + myCodeLink); // 6 7 8
System.out.println("Size: " + myCodeLink.getSize()); // 3
myCodeLink.insertToLast(9);
System.out.println("After insertToLast(9): " + myCodeLink); // 6 7 8 9
System.out.println("Size: " + myCodeLink.getSize()); // 4
System.out.println("--- Reversing the list ---");
myCodeLink.reversal();
System.out.println("After reversal: " + myCodeLink); // 9 8 7 6
System.out.println("Size: " + myCodeLink.getSize()); // 4
// 验证空链表或单节点链表反转
MyCodeLink emptyList = new MyCodeLink(10);
emptyList.head = null; // 创建一个空链表
System.out.println("\nEmpty list before reversal: " + emptyList);
emptyList.reversal();
System.out.println("Empty list after reversal: " + emptyList);
MyCodeLink singleNodeList = new MyCodeLink(100);
System.out.println("Single node list before reversal: " + singleNodeList);
singleNodeList.reversal();
System.out.println("Single node list after reversal: " + singleNodeList);
}
}OutOfMemoryError在链表操作中常常是由于逻辑错误导致无限循环的间接结果。本例中,错误的链表反转实现创建了一个循环引用,使得toString()方法无法正常终止,最终耗尽了堆内存。通过理解经典的迭代式三指针反转算法,并严格管理指针的指向,可以有效避免此类问题。在处理链表这类数据结构时,细致的逻辑推理和充分的边界条件测试是确保代码健壮性的关键。
以上就是Java单链表反转方法导致OutOfMemoryError的深度解析与正确实践的详细内容,更多请关注php中文网其它相关文章!
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