数据结构与算法-链表

思考面试经典：

1.如何设计一个LRU缓存淘汰算法

2.约瑟夫问题: N个人围成一圈，从第一个开始报数，第M个将被杀掉，最后剩下一个，其余人都将被杀掉

 

 

1.链表的定义

　　链表通过指针将一组零散的内存块串联在一起。其中，我们把内存块称为链表的“结点”。为了将所有的结点串起来，每个链表的结点除了存储数据之外，还需要记录链上的下一个结点的地址。画图演示：

 

 

2.链表的特点

　　(1)不需要连续的内存空间。

　　(2)有指针引用

　　(3)三种最常见的链表结构：单链表、双向链表和循环链表

 

 

3.单链表

 

 

从单链表图中，可以发现，有两个结点是比较特殊的，它们分别是第一个结点和最后一个结点。我们一般把第一个结点叫作头结点，把最后一个结点叫作尾结点。 其中，头结点用来记录链表的基地址。有了它，我们就可以遍历得到整条链表。而尾结点特殊的地方是：指针不是指向下一个结点，而是指向一个空地址NULL，表示这是链表上最后一个结点.

 

4.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。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。双向链表需要额外的两个空间来存储后继结点和前驱结点的地址。所以，如果存储同样多的数据，双向链表要比单链表占用更多的内存空间。虽然两个指针比较浪费存储空间，但可以支持双向遍历，这样也带来了双向链表操作的灵活性。那相比单链表，双向链表适合解决哪种问题呢？

 

5.循环链表表

 

 

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。我们知道，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。从循环链表图中，你应该可以看出来，它像一个环一样首尾相连，所以叫作“循环”链表。

 

数组VS链表

 

重要区别：

1.数组简单易用，在实现上使用的是连续的内存空间，可以借助CPU的缓存机制，预读数组中的数据，所以访问效率更高。

2.链表在内存中并不是连续存储，所以对CPU缓存不友好，没办法有效预读。

3.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（out ofmemory）”。如果声明的数组过小，则可能出现不够用的情况。

4.动态扩容：数组需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。