数据结构与算法 | 链表（Linked List）

链表(Linked List)

链表（Linked List）是一种线性数据结构，它由一系列节点（Node）组成，每个节点包含两部分：数据和指向下（上）一个节点的引用（或指针）。链表中的节点按照线性顺序连接在一起（相邻节点不需要存储在连续内存位置），不像数组一样存储在连续的内存位置。链表通常由头节点（Head）来表示整个链表，而尾节点的下一个节点指向null，表示链表的结束。

链表有几种常见的类型，其中最常见的包括单链表、双链表。

 // Java LinkedList 中Node的结构
class Node<E> {
        E item;
        Node<E> next;
        Node<E> prev;

        Node(Node<E> prev, E element, Node<E> next) {
            this.item = element;
            this.next = next;
            this.prev = prev;

        }
}

基本概念

链表基本结构是节点，节点一般包含数据和指向节点的指针；节点只有指向下一个节点指针的叫单链表（Singly Linked List），有指向上一个节点的指针的叫双链表（Doubly Linked List）。

链表的一些关键特点：

• 节点（Node）： 链表的基本构建块是节点，每个节点包含两(三)部分，即 数据 element 和 指向下一个节点的指针 next（指向上一个节点的指针 prev）。
• 单链表（Singly Linked List）： 单链表中每个节点只有一个指针，即指向下一个节点的指针。
• 双链表（Doubly Linked List）： 双链表中每个节点有两个指针，一个指向下一个节点，另一个指向前一个节点，使得可以双向遍历链表。
• 头节点（Head）： 链表的头节点是链表的第一个节点，用于标识整个链表的起始位置。
• 尾节点（Tail）： 链表的尾节点是最后一个节点，其下一个节点引用通常指向null。

链表的性质：

• 插入和删除元素的时间复杂度通常为O(1)，因为只需要调整节点的指针。
• 链表大小可以动态增长，不受固定内存大小的限制。
• 访问元素的时间复杂度为O(n)，因为必须从头节点开始遍历链表，直到找到目标元素。
• 存储上占用较多内存空间，因为每个节点都需要存储数据和指针。

基本应用（Basic）

链表最基本的一些算法应用 是 根据要求操作节点指针 next 指针。

Leetcode 83. 删除排序链表中的重复元素【简单】

给你一个 非严格递增排列 的数组 nums ，请你 原地 删除重复出现的元素，使每个元素 只出现一次 ，返回删除后数组的新长度。元素的 相对顺序 应该保持 一致 。然后返回 nums 中唯一元素的个数。

Leetcode 203. 移除链表元素【简单】

给你一个链表的头节点 head 和一个整数 val ，请你删除链表中所有满足 Node.val == val 的节点，并返回 新的头节点 。

多节点（More Node）

在解决一些算法问题，同样可以定义多个指针指向多个链表节点（Node）来进行操作来完成解答。

Leetcode 19. 删除链表的倒数第 N 个结点【中等】

给你一个链表，删除链表的倒数第 n 个结点，并且返回链表的头结点。

Leetcode 2. 两数相加【中等】

给你两个 非空 的链表，表示两个非负的整数。它们每位数字都是按照 逆序 的方式存储的，并且每个节点只能存储 一位 数字。
请你将两个数相加，并以相同形式返回一个表示和的链表。
你可以假设除了数字 0 之外，这两个数都不会以 0 开头。

总结下

本篇主要介绍了链表基本结构，以及相关一些算法问题分析。链表还可以结合其他数据结构、算法思想比如 哈希（Hash）、优先队列（Priority Queue）等解决一些算法问题；考虑到本系列文章希望能够承前启后，不至于出现一些先前文章未介绍到的数据结构与算法，因此后续文章中再代入分析。

另外，从出题人的角度分析算法的问题也是一个不错的选择，可能会带来不一样的总结与经验。

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