一、定义
- 链表是一种线性表数据结构;
- 从底层存储结构上看,链表不需要一整块连续的存储空间,而是通过“指针”将一组零散的内存块串联起来使用;
- 链表中的每个内存块被称为链表的“结点”,每个结点除了要存储数据外,还需要记录上(下)一个结点的地址。
二、常用链表
一.单链表
单链表有两个节点比较特殊,分别是首节点和尾节点,首节点用来记录链表的基础地址,尾节点记录的是一个空地址,表示这个是链表的最后一个节点。
数组的插入、删除操作时,为了保持内存数据的连续性,需要做大量的数据搬移,所以时间复杂度是 O(n)。而在链表中插入或者删除一个数据,并不需要为了保持内存的连续性而搬移结点,因为链表的存储空间本身就不是连续的。所以,在链表中插入和删除一个数据是非常快速的。
插入和删除操作:
链表要想随机访问第 k 个元素,就没有数组那么高效了。因为链表中的数据并非连续存储的,所以无法像数组那样,根据首地址和下标,通过寻址公式就能直接计算出对应的内存地址,而是需要根据指针一个结点一个结点地依次遍历,直到找到相应的结点。
二.单向循环链表
循环链表是一种特殊的单链表。实际上,循环链表也很简单。它跟单链表唯一的区别就在尾结点。单链表的尾结点指针指向空地址,表示这就是最后的结点了。而循环链表的尾结点指针是指向链表的头结点。它像一个环一样首尾相连,所以叫作“循环”链表。
和单链表相比,循环链表的优点是从链尾到链头比较方便。当要处理的数据具有环型结构特点时,就特别适合采用循环链表。
三.双向链表
单向链表只有一个方向,结点只有一个后继指针 next 指向后面的结点。而双向链表,顾名思义,它支持两个方向,每个结点不止有一个后继指针 next 指向后面的结点,还有一个前驱指针 prev 指向前面的结点。
双向列表和单向列表在删除和插入方面区别不同
删除数据分为两种情况
- 删除结点中“值等于某个给定值”的结点
不管是单链表还是双向链表,为了查找到值等于给定值的结点,都需要从头结点开始一个一个依次遍历对比,直到找到值等于给定值的结点,然后再将其删除。尽管单纯的删除操作时间复杂度是 O(1),但遍历查找的时间是主要的耗时点,对应的时间复杂度为 O(n)。根据时间复杂度分析中的加法法则,删除值等于给定值的结点对应的链表操作的总时间复杂度为 O(n)。删除指定值两种列表没有什么不同。 - 删除给定指针指向的结点。
已经找到了要删除的结点,但是删除某个结点 q 需要知道其前驱结点,而单链表并不支持直接获取前驱结点,所以,为了找到前驱结点,还是要从头结点开始遍历链表,直到找到要删除节点的前节点。对于双向列表来说不需要这么操作,因为节点信息里存了之前前节点的信息。
对于插入操作是相同的原理。
四.双向循环链表
将双向链表和循环链表结合在一起就是双向循环列表。
三、数组和链表的区别
数组的缺点是大小固定,一经声明就要占用整块连续内存空间。如果声明的数组过大,系统可能没有足够的连续内存空间分配给它,导致“内存不足”。如果声明的数组过小,则可能出现不够用的情况。这时只能再申请一个更大的内存空间,把原数组拷贝进去,非常费时。链表本身没有大小的限制,天然地支持动态扩容,这也是它与数组最大的区别。
四、JAVA链表的练习
一.单链表反转
二.链表中环的检测
三.删除链表倒数第 n 个结点
四.求链表的中间结点
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