链表

链表

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。如图所示，我们把这个记录下个结点地址的指针叫作后继指针 next。

链表分类

 

 

链表和数组对比

1：存储空间

数组需要一块连续的内存空间来存储，对内存的要求比较高。如果我们申请一个 100MB 大小的数组，当内存中没有连续的、足够大的存储空间时，即便内存的剩余总可用空间大于 100MB，仍然会申请失败。

而链表恰恰相反，它并不需要一块连续的内存空间，它通过“指针”将一组零散的内存块串联起来使用，所以如果我们申请的是 100MB 大小的链表，根本不会有问题。

2：CPU缓存

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。

而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：扩容

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 of memory）”。如果声明的数组过小，则可能出现不够用的情况。这时只能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，这也是它与数组最大的区别。

4：操作性能

 链表使用

1、理解指针或引用的含义

将某个变量赋值给指针，实际上就是将这个变量的地址赋值给指针，或者反过来说，指针中存储了这个变量的内存地址，指向了这个变量，通过指针就能找到这个变量。

在编写链表代码的时候，我们经常会有这样的代码：p->next=q。这行代码是说，p 结点中的next 指针存储了 q 结点的内存地址。

 2、警惕指针丢失和内存泄漏

 我们希望在结点 a 和相邻的结点 b 之间插入结点 x，假设当前指针 p 指向结点 a。如果我们将代码实现变成下面这个样子，就会发生指针丢失和内存泄露。

 此时，p->next 指针在完成第一步操作之后，已经不再指向结点 b 了，而是指向结点 x。第 2 行代码相当于将 x 赋值给 x->next，自己指向自己。因此，整个链表也就断成了两半，从结点 b 往后的所有结点都无法访问到了。

所以，我们插入结点时，一定要注意操作的顺序，要先将结点 x的 next 指针指向结点 b，再把结点 a 的 next 指针指向结点 x，这样才不会丢失指针，导致内存泄漏。所以，对于刚刚的插入代码，我们只需要把第 1 行和第 2 行代码的顺序颠倒一下就可以了。

3、利用哨兵简化实现难度

如果我们在结点 p 后面插入一个新的结点，只需要下面两行代码就可以搞定。

如果要删除结点 p 的后继结点，我们只需要一行代码就可以搞定。

 

但是，当我们要向一个空链表中插入第一个结点，或者要删除链表中的最后一个结点，前面的删除代码就不 work 了，需要进行下面的特殊处理：

针对链表的插入、删除操作，需要对插入第一个结点和删除最后一个结点的情况进行特殊处理。这样代码实现起来就会很繁琐，不简洁，而且也容易因为考虑不全而出错。这个时候就需要借助哨兵来简化操作。

如果我们引入哨兵结点，在任何时候，不管链表是不是空，head 指针都会一直指向这个哨兵结点。我们也把这种有哨兵结点的链表叫带头链表。相反，没有哨兵结点的链表就叫作不带头链表。

4、重点留意边界条件处理

经常用来检查链表代码是否正确的边界条件有这样几个：

• 如果链表为空时，代码是否能正常工作？
• 如果链表只包含一个结点时，代码是否能正常工作？
• 如果链表只包含两个结点时，代码是否能正常工作？
• 代码逻辑在处理头结点和尾结点的时候，是否能正常工作？

 相关题目

 203、移除链表元素

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 。

输入：head = [1,2,6,3,4,5,6], val = 6
输出：[1,2,3,4,5]

输入：head = [], val = 1
输出：[]

输入：head = [7,7,7,7], val = 7
输出：[]

var removeElements = function(head, val) {
    const ret = new ListNode(0, head);
    let cur = ret;
    while(cur.next) {
        if(cur.next.val === val) {
            cur.next =  cur.next.next;
            continue;
        }
        cur = cur.next;
    }
    return ret.next;
};

206、反转链表

给你单链表的头节点 head ，请你反转链表，并返回反转后的链表。

输入：head = [1,2,3,4,5]
输出：[5,4,3,2,1]

输入：head = [1,2]
输出：[2,1]

var reverseList = function(head) {
    //双指针
    if(!head || !head.next) return head;
    let temp = null, pre = null, cur = head;
    while(cur) {
        temp = cur.next;
        cur.next = pre;
        pre = cur;
        cur = temp;
    }
    return pre;
};

24、两两交换链表中的节点

给定一个链表，两两交换其中相邻的节点，并返回交换后的链表。你不能只是单纯的改变节点内部的值，而是需要实际的进行节点交换。

输入：head = [1,2,3,4]
输出：[2,1,4,3]

输入：head = [1]
输出：[1]

输入：head = []
输出：[]

var swapPairs = function (head) {
    let ret = new ListNode(0, head),
    temp = ret;
    while (temp.next && temp.next.next) {
        let cur = temp.next.next,
        pre = temp.next;
        pre.next = cur.next;
        cur.next = pre;
        temp.next = cur;
        temp = pre;
    }
    return ret.next;
};

 19、删除链表的倒数第N个节点

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。

输入：head = [1,2,3,4,5], n = 2
输出：[1,2,3,5]

输入：head = [1], n = 1
输出：[]

var removeNthFromEnd = function(head, n) {
    let ret = new ListNode(0, head),
        slow = fast = ret;
    while(n--) fast = fast.next;
    if(!fast) return ret.next;
    while (fast.next) {
        fast = fast.next; 
        slow = slow.next
    };
    slow.next = slow.next.next;
    return ret.next;
};

面试题 02.07. 链表相交

给你两个单链表的头节点 headA 和 headB ，请你找出并返回两个单链表相交的起始节点。如果两个链表没有交点，返回 null 。

var getListLen = function(head) {
    let len = 0, cur = head;
    while(cur) {
       len++;
       cur = cur.next;
    }
    return len;
} 
var getIntersectionNode = function(headA, headB) {
    let curA = headA,curB = headB, 
        lenA = getListLen(headA),
        lenB = getListLen(headB);
    if(lenA < lenB) {
        [curA, curB] = [curB, curA];
        [lenA, lenB] = [lenB, lenA];
    }
    let i = lenA - lenB;
    while(i-- > 0) {
        curA = curA.next
    }
    while(curA && curA !== curB) {
        curA = curA.next;
        curB = curB.next;
    }
    return curA;
};