链表数据结构

链表的定义

链表是数据结构之一,其中的数据呈线性排列。在链表中,数据的添加和删除都较为方便,就是访问比较耗费时间。

  • 这就是链表的概念图。Blue、Yellow、Red 这 3 个字符串作为数据被存储于链表中。每个数据都有 1 个“指针”,它指向下一个数据的内存地址。


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  • 在链表中,数据一般都是分散存储于内存中的,无须存储在连续空间内。


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  • 因为数据都是分散存储的,所以如果想要访问数据,只能从第 1个数据开始,顺着指针的指向一一往下访问(这便是顺序访问)。比如,想要找到 Red这一数据,就得从 Blue开始访问。


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  • 这之后,还要经过 Yellow,我们才能找到 Red。


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  • 如果想要添加数据,只需要改变添加位置前后的指针指向就可以,非常简单。比如,在 Blue和 Yellow 之间添加 Green。


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  • 将 Blue的指针指向的位置变成 Green,然后再把 Green的指针指向 Yellow,数据的添加就大功告成了


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  • 数据的删除也一样,只要改变指针的指向就可以,比如删除 Yellow。


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  • 只需要把 Green指针指向的位置从 Yellow变成 Red,删除就完成了。


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对链表的操作所需的运行时间到底是多少呢?在这里,我们把链表中的数据量记成n。访问数据时,我们需要从链表头部开始查找(线性查找),如果目标数据在链表最后的话,需要的时间就是 O(n)。
另外,添加数据只需要更改两个指针的指向,所以耗费的时间与 n 无关。如果已经到达了添加数据的位置,那么添加操作只需花费 O(1) 的时间。删除数据同样也只需O(1) 的时间。

链表的分类

  • 循环链表,也叫环形链表。


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我们也可以在链表尾部使用指针,并且让它指向链表头部的数据,将链表变成环形。

  • 双向链表


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上文链表里的每个数据都只有一个指针,但我们可以把指针设定为两个,并且让它们分别指向前后数据,这就是“双向链表”。使用这种链表,不仅可以从前往后,还可以从后往前遍历数据,十分方便。
但是,双向链表存在两个缺点:一是指针数的增加会导致存储空间需求增加;二是添加和删除数据时需要改变更多指针的指向。

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