鏈表（上）

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鏈表是什嗎？

來看看維基百科給出的定義：

• 鏈表（Linked list）是一種常見的基礎資料結構，是一種線性表，但是並不會按線性順序儲存資料，而是在每一個節點裡儲存到下一個節點的指標(Pointer)。
• 由於不必須按順序儲存，鏈表在插入的時候可以達到O(1)的複雜度，比數組快得多，但是尋找一個節點或者訪問特定編號的節點則需要O(n)的時間，而順序表相應的時間複雜度分別是O(logn)和O(1)。

鏈表和數組在記憶體中的分布，大概是這樣的：

簡單點來說，鏈表和數組一樣是一種線性表的資料結構，不同之處在於，定義一個數組需要申請一塊連續的儲存空間來儲存；而鏈表恰恰相反，他並不需要一塊連續的記憶體空間，而是在每一個節點裡儲存到下一個節點的指標，通過“指標”將一組零散的記憶體塊串聯起來使用。

常見的鏈表結構有哪些？

• 單鏈表
• 迴圈鏈表
• 雙向鏈表

單鏈表

單鏈表是最簡單、最常用的鏈表結構。

每個鏈表的節點除了儲存資料之外，還需要記錄鏈上的下一個結點的地址。，這個記錄下個結點地址的指標叫作後繼指標 next。

圖中其中有兩個結點是比較特殊的，它們分別是第一個結點和最後一個結點。我們習慣性地把第一個結點叫作頭結點，把最後一個結點叫作尾結點。其中，頭結點用來記錄鏈表的基地址。有了它，我們就可以遍曆得到整條鏈表。而尾結點特殊的地方是：指標不是指向下一個結點，而是指向一個空地址 NULL，表示這是鏈表上最後一個結點。

迴圈鏈表

迴圈鏈表是一種特殊的單鏈表。它跟單鏈表唯一的區別就在尾結點，迴圈鏈表的尾結點指標是指向鏈表的頭結點。如所示：

雙向鏈表

雙向鏈表在實際的軟體開發中也很常用，其結構如所示：

雙向鏈表需要額外的兩個空間來儲存後繼結點和前驅結點的地址。所以，如果儲存同樣多的資料，雙向鏈表要比單鏈表佔用更多的記憶體空間。

但雙向鏈表可以支援雙向遍曆，它可以支援 O(1) 時間複雜度的情況下找到前驅結點，正是這樣的特點，也使雙向鏈表在某些情況下的插入、刪除等操作都要比單鏈表簡單、高效。

雙向迴圈鏈表

把迴圈鏈表和雙向鏈表結合起來，就是雙向迴圈鏈表，如所示：

鏈表和數組各種操作時間複雜度對比

數組簡單易用，在實現上使用的是連續的記憶體空間，可以藉助 CPU 的緩衝機制，預讀數組中的資料，所以訪問效率更高。而鏈表在記憶體中並不是連續儲存，所以對 CPU 緩衝不友好，沒辦法有效預讀，訪問效率較低。

數組的缺點是大小固定，而且需要一塊連續的記憶體空間。相比起來，鏈表則較為靈活，沒有大小限制，天然支援動態擴容。

內容小結

• 鏈表是一種非連續性的線性表資料結構。
• 和數組相比，鏈表更適合插入、刪除操作頻繁的情境。
• 鏈表查詢的時間複雜度較高，不適用於查詢操作頻繁的情境。

鏈表（上）