链表-LinkList

什么是链表

维基百科:链表(Linked list)是一种常见的基础数据结构,是一种线性表,但是并不会按线性的顺序存储数据,而是在每一个节点里存到下一个节点的指针(Pointer)。由于不必须按顺序存储,链表在插入的时候可以达到O(1)的复杂度,比另一种线性表顺序表快得多,但是查找一个节点或者访问特定编号的节点则需要O(n)的时间,而顺序表相应的时间复杂度分别是O(logn)和O(1)。

为了更好的理解链表,我们拿数组来作对比。

  • 相比数组,链表是一种稍微复杂一点的数据结构。从底层的存储结构上来看:数组需要一块儿连续的内存空间,堆内存的要求比较高,如果我们申请一个100MB大小的数组,当内存中没有连续的、足够大的空间的时候,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,它并不需要一块儿连续的内存空间,它通过“指针”将一组零散的内存块串联起来,所以如果我们申请100MB大小的链表,如果没有100MB连续的内存空间,且内存的剩余总可用空间大于100MB,根本不会有问题。

  • 使用链表结构可以克服数组链表需要预先知道数据大小的缺点,链表结构可以充分利用计算机内存空间,实现灵活的内存动态管理。但是链表失去了数组随机读取的优点,同时链表由于增加了结点的指针域,空间开销比较大。

链表的基本结构如下:

常见的链表结构

链表结构五花八门,但是我们只介绍最常用的三种,分别是:单向链表,单向循环链表,双向循环链表。
(如果你想进一步了解这些结构,可以点击下方的传送门)

链表的优势和劣势

优势
  • 在程序中使用数组之前,必须事先知道数组的大小,增加数组的大小是一个耗时的过程,在运行时几乎不可能扩展数组的大小。而链表不需要提前声明链表的大小,链表的大小是随着使用的过程逐步增大的。
  • 在空间的利用上链表相比数组要更加灵活,不会造成内存的大量浪费。
  • 向链表中插入或从链表中删除一项的操作不需要移动很多项,只涉及常数个节点链的改变,时间复杂度为O(1)。
劣势
  • 由于在链表中,仅仅只有头节点和尾节点是可见的,因此要想查找某个节点,必须从头节点或尾节点一路找下去,时间复杂度至少为O(logn) (二分),不如数组快。
链表和数组基本操作的时间复杂度对比
... 数组 链表
访问 O(1) O(N)
搜索 O(N) O(N)
插入 O(N) O(1)
删除 O(N) O(1)
  • 实际上,链表插入和删除元素的时间复杂度均为O(N)。为什么呢?因为虽然插入和删除元素的操作是O(1)的没错,但是要想插入或删除节点,你必须得知道节点在哪,获取节点的操作是O(N)的,
    因此总的时间复杂度为O(N)。尽管如此,链表插入删除元素的速度依旧是要优于数组的。

链表的应用场景

链表适合存储对元素查找,访问要求低;但是对删除,插入要求高的数据。

原文地址:https://www.cnblogs.com/sang-bit

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