链表专题--基础知识
参考链接:代码随想录
链表是一种通过指针串联在一起的线性结构,每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节点也就是head,链表示意图如下所示:
链表的类型
单链表
刚才说的就是单链表。
双链表
单链表中的指针域只能指向节点的下一个节点
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,示意图如下图所示:
循环链表
循环链表就是收尾相连的链表,可以用来解决约瑟夫环的问题。
链表的存储方式
了解完链表的类型,我们来学习一下链表在内存中的存储方式。
数组在内存中是连续分布的,但是链表在内存中不是连续分布的。
链表是通过指针域的指针链接在内存中的各个节点。
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。
链表的定义
接下来看一下链表的定义。
此处我们先看C/C++的链表定义方式:
// 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 };
python版本:
class ListNode: def __init__(self, val, next=None): self.val = val self.next = next
链表的操作
删除节点
删除D节点,如图所示:
只需要将C节点的next指针指向E节点,就可以达到删除D节点的目的。
D节点此时依然留在内存中,只是不在这个链表中了,在C++中最好手动释放这个节点,回收内存。其他语言例如Java、python,就有自己的回收机制,不用手动释放。
添加节点
如图所示:
可以看出链表的增添和删除是O(1)操作,不会影响到其他节点。
但是需要注意,要是删除第五个节点,则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)。
性能
把数组和链表的特征进行对比,如图所示:
数组在定义的时候,长度是固定的,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,并且可以动态删减,适合数据量不固定,频繁删减,较少查询的场景。