一文淺析Java中的值傳遞
LeetCode 113
問題：給你二叉樹的根節(jié)點root和一個整數(shù)目標和targetSum，找出所有 從根節(jié)點到葉子節(jié)點 路徑總和等于給定目標和的路徑。
示例
輸入：root = [5,4,8,11,null,13,4,7,2,null,null,5,1], targetSum = 22
輸出：[[5,4,11,2],[5,8,4,5]]
我的代碼如下
class Solution {
public void traversal(TreeNode root, int count, List<List<Integer>> res, List<Integer> path) {
path.add(root.val);
if (root.left == null && root.right == null) {
if (count - root.val == 0) {
res.add(path);
}
return;
}
?
if (root.left != null) {
traversal(root.left, count - root.val, res, path);
path.remove(path.size() - 1);
}
if (root.right != null) {
traversal(root.right, count - root.val, res, path);
path.remove(path.size() - 1);
}
}
?
public List<List<Integer>> pathSum(TreeNode root, int targetSum) {
List<List<Integer>> res = new ArrayList<>();
List<Integer> path = new ArrayList<>();
if (root == null) return res;
traversal(root, targetSum, res, path);
?
return res;
}
}該題的思路是采用遞歸，traversal函數(shù)內(nèi)root是當前樹的根節(jié)點，count是目標值，res是存儲結果，path是路徑。該代碼對于示例的輸入輸出為
輸入：root = [5,4,8,11,null,13,4,7,2,null,null,5,1], targetSum = 22
輸出：[[5],[5]]
經(jīng)過排查最終問題在于代碼中的add方法
原代碼部分內(nèi)容為
if (root.left == null && root.right == null) {
if (count - root.val == 0) {
res.add(path);
}
return;
}該部分內(nèi)容需要改為
if (root.left == null && root.right == null) {
if (count - root.val == 0) {
res.add(new ArrayList(path));
}
return;
}此時所有代碼對于示例的輸入輸出為
輸入：root = [5,4,8,11,null,13,4,7,2,null,null,5,1], targetSum = 22
輸出：[[5,4,11,2],[5,8,4,5]]
在java中，存在8大基本數(shù)據(jù)類型，且均有對應的包裝類
| 數(shù)據(jù)類型 | 占用位數(shù) | 默認值 | 包裝類 |
|---|---|---|---|
| byte(字節(jié)型) | 8 | 0 | Byte |
| short(短整型) | 16 | 0 | Short |
| int(整型) | 32 | 0 | Integer |
| long(長整型) | 64 | 0.0l | Long |
| float(浮點型) | 32 | 0.0f | Float |
| double(雙精度浮點型) | 64 | 0.0d | Double |
| char(字符型) | 16 | "/u0000" | Character |
| boolean(布爾型) | 1 | false | Boolean |
在java中，函數(shù)傳遞只有值傳遞，是指在調(diào)用函數(shù)時，將實際參數(shù)復制一份傳遞給函數(shù)，這樣在函數(shù)中修改參數(shù)(形參)時，不會影響到實際參數(shù)。
基本數(shù)據(jù)類型的值傳遞
測試類
public class TestClass {
public static void test(int value) {
value = 2;
System.out.println("形參value的值：" + value);
}
?
public static void main(String[] args) {
int value = 1;
System.out.println("調(diào)用函數(shù)前value的值：" + value);
test(value);
System.out.println("調(diào)用函數(shù)后value的值：" + value);
}
}結果為
調(diào)用函數(shù)前value的值：1
形參value的值：2
調(diào)用函數(shù)后value的值：1
結論：可以看到，int類型的value初始為1，調(diào)用函數(shù)后，value仍然為1，基本數(shù)據(jù)類型在函數(shù)中修改參數(shù)(形參)時不會影響到實參的值。
引用數(shù)據(jù)類型的值傳遞
類TreeNode
public class TreeNode {
int val;
TreeNode left;
TreeNode right;
?
TreeNode() {
}
?
TreeNode(int val) {
this.val = val;
}
?
TreeNode(int val, TreeNode left, TreeNode right) {
this.val = val;
this.left = left;
this.right = right;
}
}測試類1
public class TestClass {
public static void test(TreeNode node) {
node.val = 2;
System.out.println("形參node的val值：" + node.val);
}
?
public static void main(String[] args) {
TreeNode node = new TreeNode(1);
System.out.println("調(diào)用函數(shù)前node的val值：" + node.val);
test(node);
System.out.println("調(diào)用函數(shù)后node的val值：" + node.val);
}
}結果為
調(diào)用函數(shù)前node的val值：1
形參node的val值：2
調(diào)用函數(shù)后node的val值：2
結論：可以看到，TreeNode類型的node對象的val值初始為1，調(diào)用函數(shù)后，node對象的val值被修改為2，引用數(shù)據(jù)類型在函數(shù)中修改參數(shù)(形參)時影響到了實參的值。
現(xiàn)在看另一個示例
測試類2
public class TestClass {
public static void test(TreeNode node) {
node = new TreeNode(2);
System.out.println("形參node的val值：" + node.val);
}
?
public static void main(String[] args) {
TreeNode node = new TreeNode(1);
System.out.println("調(diào)用函數(shù)前node的val值：" + node.val);
test(node);
System.out.println("調(diào)用函數(shù)后node的val值：" + node.val);
}
}結果為
調(diào)用函數(shù)前node的val值：1
形參node的val值：2
調(diào)用函數(shù)后node的val值：1
結論：可以看到，TreeNode類型的node對象的val值初始為1，調(diào)用函數(shù)后，node對象的val值仍然為1，引用數(shù)據(jù)類型在函數(shù)中修改參數(shù)(形參)時未影響到實參的值。
那么，為什么會出現(xiàn)這種問題呢？
首先，在JAVA中，函數(shù)傳遞都是采用值傳遞，實際參數(shù)都會被復制一份給到函數(shù)的形式參數(shù)，所以形式參數(shù)的變化不會影響到實際參數(shù)，基本數(shù)據(jù)類型的值傳遞示例可以發(fā)現(xiàn)這個性質(zhì)。但引用數(shù)據(jù)類型的值傳遞為什么會出現(xiàn)修改形式參數(shù)的值有時會影響到實際參數(shù)，而有時又不會影響到實際參數(shù)呢？其實引用數(shù)據(jù)類型傳遞的內(nèi)容也會被復制一份給到函數(shù)的形式參數(shù)，這個內(nèi)容類似C++中的地址，示例中的node對象存儲于堆中，雖然形參與實參是兩份內(nèi)容，但內(nèi)容值相同，都指向堆中相同的對象，故測試類1在函數(shù)內(nèi)修改對象值時，函數(shù)外查看時會發(fā)現(xiàn)對象值已被修改。測試類2在函數(shù)內(nèi)重新構造了一個對象node，在堆中申請了一個新對象(新對象與原對象val值不相同)，讓形參指向這個對象，所以不會影響到原對象node的值。測試類1與測試類2的區(qū)別在于引用數(shù)據(jù)類型的指向?qū)ο蟀l(fā)生了變化。
以下代碼可驗證上述分析
測試類1
public class TestClass {
public static void test(TreeNode node) {
System.out.println("test:node" + node);
node.val = 2;
System.out.println("test:node" + node);
System.out.println("形參node的val值：" + node.val);
}
?
public static void main(String[] args) {
TreeNode node = new TreeNode(1);
System.out.println("調(diào)用函數(shù)前node的val值：" + node.val);
System.out.println("main node:" + node);
test(node);
System.out.println("調(diào)用函數(shù)后node的val值：" + node.val);
System.out.println("main node:" + node);
}
}結果為
調(diào)用函數(shù)前node的val值：1
main node:TreeNode@1540e19d
test:nodeTreeNode@1540e19d
test:nodeTreeNode@1540e19d
形參node的val值：2
調(diào)用函數(shù)后node的val值：2
main node:TreeNode@1540e19d
測試類2
public class TestClass {
public static void test(TreeNode node) {
System.out.println("test:node" + node);
node = new TreeNode(2);
System.out.println("test:node" + node);
System.out.println("形參node的val值：" + node.val);
}
?
public static void main(String[] args) {
TreeNode node = new TreeNode(1);
System.out.println("調(diào)用函數(shù)前node的val值：" + node.val);
System.out.println("main node:" + node);
test(node);
System.out.println("調(diào)用函數(shù)后node的val值：" + node.val);
System.out.println("main node:" + node);
}
}結果為
調(diào)用函數(shù)前node的val值：1
main node:TreeNode@1540e19d
test:nodeTreeNode@1540e19d
test:nodeTreeNode@677327b6
形參node的val值：2
調(diào)用函數(shù)后node的val值：1
main node:TreeNode@1540e19d
對于測試類1，形參和實參都是指向相同的對象，所以利用形參修改對象的值，實參指向的對象的值發(fā)生改變。對于測試類2，形參在函數(shù)開始和實參指向相同的對象，讓其指向新的對象后，實參指向的對象的值不會發(fā)生改變。簡要說，測試類1形參復制了實參的地址，修改了地址對應的對象值，但并未修改地址值，測試類2形參復制了實參的地址，并修改了地址值，但并未修改原地址值對應的對象值。
有了目前的結論，可以理解為什么res.add()函數(shù)內(nèi)path修改為new ArrayList(path)就可代碼運行成功。因為我的path類型為List<Integer>，為引用數(shù)據(jù)類型，且path的值一直在發(fā)生變化。隨著遞歸代碼的運行，path的值發(fā)生變化，res內(nèi)最初的List<Integer>值會發(fā)生變化(就是path的值)。但將path修改為new ArrayList(path)后，是在堆中新構造了對象，并指向該對象，原對象的變化不會影響到該對象的值，那么res內(nèi)List<Integer>值就不會發(fā)生變化。
listList.add()方法直接傳入list1
import java.util.ArrayList;
import java.util.List;
?
public class TestClass {
public static void main(String[] args) {
List<List<Integer>> listList = new ArrayList<>();
List<Integer> list1 = new ArrayList<>();
list1.add(1);
listList.add(list1); //直接add list1
List<Integer> list2 = new ArrayList<>();
list2.add(2);
listList.add(list2);
System.out.println("list1改變前");
for (List<Integer> l : listList) {
for (Integer i : l) {
System.out.println(i);
}
System.out.println("---");
}
list1.set(0, 2); //將list1的0號元素改為2
System.out.println("list1改變后");
for (List<Integer> l : listList) {
for (Integer i : l) {
System.out.println(i);
}
System.out.println("---");
}
}
}結果為
list1改變前
1
---
2
---
list1改變后
2
---
2
---
listList.add()方法重新構造新對象（內(nèi)容與list1相同）
import java.util.ArrayList;
import java.util.List;
?
public class TestClass {
public static void main(String[] args) {
List<List<Integer>> listList = new ArrayList<>();
List<Integer> list1 = new ArrayList<>();
list1.add(1);
listList.add(new ArrayList<>(list1)); //構造新對象 再調(diào)用add
List<Integer> list2 = new ArrayList<>();
list2.add(2);
listList.add(list2);
System.out.println("list1改變前");
for (List<Integer> l : listList) {
for (Integer i : l) {
System.out.println(i);
}
System.out.println("---");
}
list1.set(0, 2); //將list1的0號元素改為2
System.out.println("list1改變后");
for (List<Integer> l : listList) {
for (Integer i : l) {
System.out.println(i);
}
System.out.println("---");
}
}
}結果為
list1改變前
1
---
2
---
list1改變后
1
---
2
---
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