数据结构 - 什么是链表？

1、数组的局限性

　　数组是内存上连续的数据结构，因此其各操作的时间复杂度为：

• 查找：O(1)

• 插入：O(n)

• 删除：O(n)

　　可以看到其插入和删除因为需要移动大量元素，导致了其线性的时间复杂度O(n)。

2、数组的改进---链表

　　为了降低对集合元素(数组)进行插入、删除操作时的时间复杂度，前人提出了链表的概念。

　　链表其各操作的时间复杂度为：

• 查找：O(n)    【因为底层空间不连续，不支持随机访问】 

• 插入：O(1)

• 删除：O(1)

1）链表的定义

　　链表是物理存储单元上非连续、非顺序的存储结构，数据元素的逻辑顺序是通过链表的指针地址实现，由一系列可动态生成的结点（地址）组成。

2）链表的组成

（a）存储数据元素的数据域（内存空间）

（b）存储指向下一个结点地址的指针域

struct node 
{
    int data;//存放数据
    struct node  *next; //地址域（与节点的类型地址相匹配）
}

3）链表的类型

a）单向链表（每个节点包含当前值和指向下一个节点的链接）【适用于节点的增加、删除】

b）双向链表（每个节点包含当前值、指向前一个节点链接和指向后一个节点链接）【适用于需要双向查找节点值的情况】

c）循环链表（头节点和尾节点被连接在一起的链表，第一个节点之前就是最后一个节点，单向和双向皆可实现）

4）应用场景

　　适合任意位置插入和删除比较频繁的场景。

5）链表和顺序表的比较

6）链表和数组的比较

需要快速访问数据，很少插入和删除元素，就用数组；

需要插入和删除元素（修改元素中的指针即可），就用链表。

3、跳表的提出

　　为了解决链表查找操作为O(n)的问题。

　　其实基本思路也很好理解，链表的问题是查找一个元素时必须要从头节点遍历到链表尾，每次只根据节点的指向下一个节点的链接跳跃一步，那么可以用哪种方式使得链表在遍历查找过程中每次跳跃多步呢？

　　这就引出了跳表的定义。跳表是如何提高链表线性查找的效率呢？将一维线性结构转变为多维结构，查看实现原理。