数据结构--链表

决定了数据的顺序和位置关系

　　数据存储于计算机的内存中。内存如右图所示，形似排成 1 列的箱子，1 个箱子里存储 1 个数据。数据存储于内存时，决定了数据顺序和位置关系的便是“数据结构”。

链表

　　链表是数据结构之一，其中的数据呈线性排列。在链表中，数据的添加和删除都较为方便，就是访问比较耗费时间。

 　　这就是链表的概念图。Blue、Yellow、Red 这 3 个字符串作为数据被存储于链表中。每个数据都有 1 个“指针”，它指向下一个数据的内存地址。

　　在链表中，数据一般都是分散存储于内存中的，无须存储在连续空间内。

　　因为数据都是分散存储的，所以如果想要访问数据，只能从第1个数据开始，顺着指针的指向一一往下访问（这便是顺序访问）。比如，想要找到Red这一数据，就得从Blue开始访问。

　　这之后，还要经过 Yellow，我们才能找到 Red。

 

　　如果想要添加数据，只需要改变添加位置前后的指针指向就可以，非常简单。比如，在Blue和Yellow之间添加Green。

　　将 Blue 的指针指向的位置变成 Green，然后再把Green的指针指向Yellow，数据的添加就大功告成了。

 

　　数据的删除也一样，只要改变指针的指向就可以，比如删除Yellow。

 

 　　这时，只需要把 Green 指针指向的位置从 Yellow 变成 Red，删除就完成了。虽然 Yellow 本身还存储在内存中，但是不管从哪里都无法访问这个数据，所以也就没有特意去删除它的必要了。今后需要用到Yellow所在的存储空间时，只要用新数据覆盖掉就可以了。

解说

　　对链表的操作所需的运行时间到底是多少呢？在这里，我们把链表中的数据量记成n。访问数据时，我们需要从链表头部开始查找（线性查找），如果目标数据在链表最后的话，需要的时间就是 O(n)。另外，添加数据只需要更改两个指针的指向，所以耗费的时间与 n 无关。如果已经到达了添加数据的位置，那么添加操作只需花费 O(1) 的时间。删除数据同样也只需O(1) 的时间。

补充说明

　　上文中讲述的链表是最基本的一种链表。除此之外，还存在几种扩展方便的链表。虽然上文中提到的链表在尾部没有指针，但我们也可以在链表尾部使用指针，并且让它指向链表头部的数据，将链表变成环形。这便是“循环链表”，也叫“环形链表”。循环链表没有头和尾的概念。想要保存数量固定的最新数据时通常会使用这种链表。

另外，上文链表里的每个数据都只有一个指针，但我们可以把指针设定为两个，并且让它们分别指向前后数据，这就是“双向链表”。使用这种链表，不仅可以从前往后，还可以从后往前遍历数据，十分方便。但是，双向链表存在两个缺点：一是指针数的增加会导致存储空间需求增加；二是添加和删除数据时需要改变更多指针的指向。