文章出處：極客時間《數據結構和算法之美》-作者：王爭。該系列文章是本人的學習筆記。

底層存儲

數組：一塊連續的內存空間。
鏈表：用指針串起來的一組零散的內存空間。

鏈表分類：單鏈表、雙向鏈表、循環鏈表

單鏈表

內存塊是連接的節點。每個節點存儲數據和指向下一個節點的指針。第一個節點叫做頭結點，最后一個節點叫做尾節點。尾節點的next=null。

操作特點

1 插入、刪除很快，O(1)。
2 想要隨機訪問只能從頭節點開始遍歷，數到第k個節點。平均時間復雜度O(n)。想象隊列就是一個排隊的隊伍。每個人只知道自己后面的那個人。

循環鏈表

結構特點：循環列表的尾節點指向鏈表的頭結點。

用途：用于解決數據具有環形結構的問題。例如約瑟夫問題。

雙向鏈表

雙向鏈表的節點存儲：數據+指向下一個節點的指針+指向上一個節點的指針。

用途1：更方便的插入刪除

刪除的使用場景一般為：給定一個值，將具有這個值得節點刪除。只是刪除需要O(1)的時間，但是查詢的平均時間復雜度為O(n)。根據時間復雜度的加法原則，時間復雜度為O(n)。
另外一個場景是：已經給定一個節點，刪除這個節點。單項鏈表因為沒有向前的指針，所以需要從頭開始遍歷，找到要刪除節點的前一個節點。平均時間復雜度(O(n))。如果是雙向列表，因為有向前的指針，O(1)就可以實現。

在某個節點前插入一個元素，雙向列表顯示出了優勢，因為有前向指針。時間為O(1)。

用途2：在有序列表中查找更方便

因為每次查詢時，都要比較當前元素和要找元素的大小，然后決定向前走，還是向后走。

鏈表 VS 數組

在時間復雜度方面：
數組：插入、刪除 O(n) ；隨機訪問O(1)
鏈表：插入、刪除O(1)；隨機訪問 O(n)

數組的優點：數組更簡單，可以利用CPU緩存，速度更快。
數組的缺點：需要申請固定大小的空間，在擴容的時候更加浪費內存，可能產生OOM。

鏈表的優點：大小可以是不固定的。
鏈表的缺點：內存塊是不連續的，不能利用CPU緩存。

思考題：如何基于鏈表給出LRU緩存

LRU緩存：是指刪除最近訪問少的元素 的緩存策略。
已經訪問過的元素用鏈表存儲。現在假設訪問元素a，有如下情況：
1 a在鏈表中，那把a元素刪除，插入在隊列頭部作為頭結點。
2 a不在鏈表中
2.1 并且鏈表空間充足，則把a插入在鏈表頭部。
2.2 并且鏈表空間不足，則把尾元素刪除，把a插入在鏈表頭部。
因為要遍歷每個元素，所以平均時間復雜度是O(n)。如果使用散列表就能提高速度。

寫好鏈表代碼的幾個技巧

1 理解指針的含義。將某個變量賦值給指針，實際上就是將這個變量的地址賦值給指針。
2 警惕指針丟失和內存泄漏
3 利用啞結點簡化代碼
4 留意邊界條件的處理。鏈表可以考慮的幾個邊界條件有：
4.1 如果列表為空，代碼可以正常運行嗎？
4.2 如果列表只包含一個節點，代碼可以正常運行嗎？
4.2 如果列表含2個節點，代碼可以正常運行嗎？
4.3 代碼邏輯在處理頭、尾節點的時候，代碼可以正常運行嗎？

5 舉例畫圖幫助思考
6 多寫多練

關于鏈表面試中經常遇到的場景

1 單鏈表翻轉
2 是否有環檢測
3 2個有序鏈表合并
4 刪除倒數第k個節點
5 求中間節點

總結

以上是生活随笔為你收集整理的数据结构二——链表的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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