[数据结构]链表(介绍2)

链表数据结构详解

链表是一种线性数据结构，它通过节点之间的指针链接来存储数据，与数组的连续内存空间不同。每个节点包含两部分：

1. 数据域：存储实际数据
2. 指针域：存储指向下一个节点的地址

链表结构示意图

[数据|指针] → [数据|指针] → [数据|指针] → None
头节点(head)                    尾节点

核心特点：

1. 动态内存分配：节点在内存中非连续存储
2. 高效插入/删除：O(1)时间复杂度（已知位置时）
3. 低效随机访问：O(n)时间复杂度（需从头遍历）
4. 无预分配空间：大小可动态增长

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Python链表实现及遍历

class ListNode:
    """链表节点类"""
    def __init__(self, data):
        self.data = data    # 数据域
        self.next = None   # 指针域（指向下一个节点）

class LinkedList:
    """链表类"""
    def __init__(self):
        self.head = None  # 链表头节点
    
    def append(self, data):
        """在链表末尾添加节点"""
        new_node = ListNode(data)
        if not self.head:  # 空链表
            self.head = new_node
            return
        
        current = self.head
        while current.next:  # 遍历到最后一个节点
            current = current.next
        current.next = new_node  # 添加新节点
    
    def print_list(self):
        """遍历打印链表"""
        current = self.head
        while current:
            print(current.data, end=" → ")
            current = current.next
        print("None")  # 表示链表结束

# 创建链表并测试
if __name__ == "__main__":
    # 构建链表：1 → 3 → 5 → 7
    ll = LinkedList()
    ll.append(1)
    ll.append(3)
    ll.append(5)
    ll.append(7)
    
    # 遍历打印
    print("链表内容:")
    ll.print_list()  # 输出：1 → 3 → 5 → 7 → None

遍历过程详解：

1. 从head节点开始（当前节点 = 头节点）
2. 循环执行：
   • 打印当前节点数据
   • 当前节点移动到next指向的节点
3. 当遇到None时终止循环

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链表类型对比

类型	指针特点	优势
单链表	每个节点只有next指针	内存效率高
双向链表	有prev和next两个指针	可双向遍历
循环链表	尾节点指向头节点	可循环访问

实际应用中：

• 浏览器历史记录（双向链表）
• 音乐播放列表（循环链表）
• 内存管理（单链表）

理解链表的关键是掌握指针操作和节点关系，这种结构为动态数据管理提供了高效解决方案。