链表基础知识

链表的定义

什么是链表，链表是一种通过指针串联在一起的线性结构，每一个节点是由两部分组成，一个是数据域一个是指针域（存放指向下一个节点的指针），最后一个节点的指针域指向null（空指针的意思）。

链表的类型

接下来说一下链表的几种类型:

单链表

链接的入口点称为列表的头结点也就是head。

如图所示：

双链表

单链表中的节点只能指向节点的下一个节点。

双链表：每一个节点有两个指针域，一个指向下一个节点，一个指向上一个节点。

双链表 既可以向前查询也可以向后查询。

如图所示：

环形链表

循环链表，顾名思义，就是链表首尾相连。

循环链表可以用来解决约瑟夫环问题。

链表的存储方式

数组是在内存中是连续分布的，但是链表在内存中可不是连续分布的。

链表是通过指针域的指针链接在内存中各个节点。

所以链表中的节点在内存中不是连续分布的 ，而是散乱分布在内存中的某地址上，分配机制取决于操作系统的内存管理。

如图所示：

这个链表起始节点为2， 终止节点为7， 各个节点分布在内存个不同地址空间上，通过指针串联在一起。

链表的结点

链表节点的定义，很多同学在面试的时候都写不好。

// 单链表
class Node{
    int val;
    Node next;

    public Node(int val) {
        this.val = val;
    }

    @Override
    public String toString() {
        return "Node{" +
                "val=" + val +
                '}';
    }
}

链表的操作

删除节点

删除D节点，如图所示：

链表-删除节点

只要将C节点的next指针 指向E节点就可以了。

//删除结点
    public void dele(int val){
        //定义一个临时指针用来遍历整个链表
        Node temp = head;
        boolean flag = false;
        while(true){
            if(temp.next == null){ //已经到链表的最后
                break;
            }
            if(temp.next.val == val){
                flag =true;
                break;
            }
            temp=temp.next;
        }
        if(flag){
            temp.next=temp.next.next;
        }else{
            System.out.println("要删除的结点不存在");
        }
    }

添加节点

如图所示：

链表-添加节点

可以看出链表的增添和删除都是O(1)操作，也不会影响到其他节点。

但是要注意，要是删除第五个节点，需要从头节点查找到第四个节点通过next指针进行删除操作，查找的时间复杂度是O(n)。

class LinkList{
    Node head = new Node(0);//定义一个头结点

    //直接在链表的最后添加
    public  void add1(Node node){
        //定义一个临时指针用来遍历整个链表
        Node temp = head;
        while(true){
            if(temp.next==null){//找到链表的最后
                break;
            }
            temp=temp.next;
        }
        //当退出 while 循环时，temp 就指向了链表的最后
        //将最后这个节点的 next 指向 新的节点
        temp.next = node;
    }

    //找到自己的位置添加
    public  void addByOrder(Node node){
        //定义一个临时指针用来遍历整个链表
        Node temp = head;
       // flag 标志添加的编号是否存在，默认为 false
        boolean flag=false;
        while(true){
            if(temp.next == null){//找到链表的最后
                break;
            }
            else if(temp.next.val>node.val){
                break;
            }
            else if(temp.next.val==node.val){
                flag=true;
            }
            temp=temp.next;
        }
        
        if(flag){
            System.out.println("添加的编号已经存在");
        }
        else{
            node.next=temp.next;
            temp.next=node;
        }
    }

}

性能分析

再把链表的特性和数组的特性进行一个对比，如图所示：

链表-链表与数据性能对比

数组在定义的时候，长度就是固定的，如果想改动数组的长度，就需要重新定义一个新的数组。

链表的长度可以是不固定的，并且可以动态增删， 适合数据量不固定，频繁增删，较少查询的场景。

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