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与数组一样,链表是一种线性数据结构。与数组不同,链表元素不存储在连续的位置;元素使用指针链接。
为什么选择链表?
数组可用于存储类似类型的线性数据,但数组有以下限制。
1) 数组的大小是固定的:所以我们必须提前知道元素数量的上限。此外,一般而言,分配的内存与使用情况无关,等于上限。
2) 在元素数组中插入一个新元素是昂贵的,因为必须为新元素创建房间,并且必须移动现有元素才能创建房间。
例如,在一个系统中,如果我们在数组 id[] 中维护一个排序的 ID 列表。
id[] = [1000, 1010, 1050, 2000, 2040]。
而如果我们要插入一个新的ID 1005,那么为了保持排序顺序,我们必须将1000之后的所有元素(不包括1000)移动。
除非使用某些特殊技术,否则删除数组的代价也很高。例如,要删除 id[] 中的 1010,必须移动 1010 之后的所有内容。
优于数组
1) 动态大小
2) 易于插入/删除
缺点
1) 不允许随机访问。我们必须从第一个节点开始按顺序访问元素。所以我们不能用它的默认实现有效地对链表进行二分搜索。
2) 列表的每个元素都需要额外的指针存储空间。
3) 对缓存不友好。由于数组元素是连续的位置,因此存在引用的局部性,而在链表的情况下则不存在。
表示
链表由指向链表第一个节点的指针表示。第一个节点称为头部。如果链表为空,则头部的值为NULL。 列表中的每个节点至少由两部分组成:
- 数据
- 指向下一个节点的指针(或引用)
在 C 中,我们可以使用结构来表示一个节点。下面是一个带有整数数据的链表节点的例子。
在 Java 或 C# 中,LinkedList 可以表示为一个类,而一个 Node 可以表示为一个单独的类。LinkedList 类包含一个 Node 类类型的引用。
这是C++中一个简单链表
class Node {
public:
int data;
Node* next;
};
让我们创建一个具有 3 个节点的简单链表。
// 一个简单的引入链表的cpp程序
#include <bits/stdc++.h>
using namespace std;
class Node {
public:
int data;
Node* next;
};
// 创建一个具有 3 个节点的简单链表的程序
int main()
{
Node* head = NULL;
Node* second = NULL;
Node* third = NULL;
// 在堆中分配 3 个节点
head = new Node();
second = new Node();
third = new Node();
/* 三个块已被动态分配。
我们有指向这三个块的
指针作为head、second 和 third
head second third
| | |
| | |
+---+-----+ +----+----+ +----+----+
| # | # | | # | # | | # | # |
+---+-----+ +----+----+ +----+----+
# 代表任何随机值。数据是随机的,因为我们还没有分配任何东西 */
head->data = 1; // 在第一个节点分配数据
head->next = second; // 链接第一个节点和第二个节点
/* 数据已分配给第一个块(由头指向的块)的数据部分。
第一个块的下一个指针指向第二个。所以它们都是链接的。
head second third
| | |
| | |
+---+---+ +----+----+ +-----+----+
| 1 | o----->| # | # | | # | # |
+---+---+ +----+----+ +-----+----+
*/
// 将数据分配给第二个节点
second->data = 2;
// 将第二个节点与第三个节点连接起来
second->next = third;
/* 数据已分配给第二个块的数据部分(由秒指向的块)。
第二块的next指针指向第三块。 所以所有三个块都是链接的。
head second third
| | |
| | |
+---+---+ +---+---+ +----+----+
| 1 | o----->| 2 | o-----> | # | # |
+---+---+ +---+---+ +----+----+ */
third->data = 3; // 将数据分配给第三个节点
third->next = NULL;
/* 数据已分配给第三个块(由第三个指向的块)的数据部分。
第三块的next指针为NULL,表示链表在此终止。
我们已经准备好了链表。
head
|
|
+---+---+ +---+---+ +----+------+
| 1 | o----->| 2 | o-----> | 3 | NULL |
+---+---+ +---+---+ +----+------+
请注意,只有头部足以表示整个列表。 我们可以按照下一个指针遍历整个列表。*/
return 0;
}
链表遍历
在前面的程序中,我们创建了一个简单的具有三个节点的链表。让我们遍历创建的列表并打印每个节点的数据。对于遍历,让我们编写一个通用函数 printList() 来打印任何给定的列表。
// 一个用于遍历链表的简单 C++ 程序
#include <bits/stdc++.h>
using namespace std;
class Node {
public:
int data;
Node* next;
};
// 此函数打印从给定节点开始的链表内容
void printList(Node* n)
{
while (n != NULL) {
cout << n->data << " ";
n = n->next;
}
}
// 驱动程序代码
int main()
{
Node* head = NULL;
Node* second = NULL;
Node* third = NULL;
// 在堆中分配 3 个节点
head = new Node();
second = new Node();
third = new Node();
head->data = 1; // 在第一个节点分配数据
head->next = second; // 将第一个节点与第二个节点连接起来
second->data = 2; // 将数据分配给第二个节点
second->next = third;
third->data = 3; // 将数据分配给第三个节点
third->next = NULL;
printList(head);
return 0;
}
输出:
1 2 3
🛬 wuhu ! 起飞 !
我已经写了很长一段时间的技术博客,并且主要通过掘金发表,这是我的一篇数据结构单链表教程。我喜欢通过文章分享技术与快乐。你可以访问我的博客: juejin.cn/user/204034… 以了解更多信息。希望你们会喜欢!😊
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