原文链接:代码随想录 - 链表理论基础。
1.什么是链表?
链表是一种通过指针串联在一起的线性结构,每一个节点由两部分组成,一个是数据域一个是指针域(存放指向下一个节点的指针),最后一个节点的指针域指向null(空指针的意思)。链表的入口节点称为链表的头结点也就是head。
2.链表的类型
2.1.单链表
单链表中的指针域只能指向节点的下一个节点。
2.2.双链表
双链表:每一个节点有两个指针域,一个指向下一个节点,一个指向上一个节点。
双链表 既可以向前查询也可以向后查询。
如图所示:
2.3.循环链表
循环链表,顾名思义,就是链表首尾相连。
循环链表可以用来解决约瑟夫环问题。
3.存储方式
数组是在内存中是连续分布的,但是链表在内存中可不是连续分布的。
链表是通过指针域的指针链接在内存中各个节点。
所以链表中的节点在内存中不是连续分布的 ,而是散乱分布在内存中的某地址上,分配机制取决于操作系统的内存管理。
如图所示:
这个链表起始节点为2, 终止节点为7, 各个节点分布在内存的不同地址空间上,通过指针串联在一起。
4.链表的定义
C/C++的定义链表节点方式,如下所示:
// 单链表
struct ListNode {
int val; // 节点上存储的元素
ListNode *next; // 指向下一个节点的指针
ListNode(int x) : val(x), next(NULL) {} // 节点的构造函数
};
5.链表的操作
5.1.删除节点
删除D节点,如图所示:
只要将C节点的next指针 指向E节点就可以了。
在C++里最好是再手动释放这个D节点,释放这块内存。
5.2.添加节点
如图所示:
可以看出链表的增添和删除都是O(1)操作,也不会影响到其他节点。
但是要注意,要是删除第五个节点,需要从头节点查找到第四个节点通过next指针进行删除操作,查找的时间复杂度是O(n)。
6.性能分析
再把链表的特性和数组的特性进行一个对比,如图所示:
数组在定义的时候,长度就是固定的,如果想改动数组的长度,就需要重新定义一个新的数组。
链表的长度可以是不固定的,并且可以动态增删, 适合数据量不固定,频繁增删,较少查询的场景。