algorithm-base/gif-algorithm/链表篇/关于链表的那些事.md

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2021-03-19 07:07:33 +00:00
# 链表详解
阅读完本文你会有以下收获
1.知道什么是链表?
2.了解链表的几种类型。
3.了解链表如何构造。
4.链表的存储方式
5.如何遍历链表
6.了解链表的操作。
7.知道链表和数组的不同点
8.掌握链表的经典题目。
### 链表的定义:
> 定义链表是一种递归的数据结构他或者为空null或者是指向一个结点node的引用该结点含有一个泛型的元素和一个指向另一条链表的引用。
我们来对其解读一下链表是一种常见且基础的数据结构是一种线性表但是他不是按线性顺序存取数据而是在每一个节点里存到下一个节点的地址。我们可以这样理解链表是通过指针串联在一起的线性结构每一个链表结点由两部分组成数据域及指针域链表的最后一个结点指向null。也就是我们所说的空指针。
### 链表的几种类型
我们先来看一下链表的可视化表示方法,以便更好的对其理解。
- 用长方形表示对象
- 将实例变量的值写在长方形中;
- 用指向被引用对象的箭头表示引用关系。
#### 单链表
一个单向链表包含两个值: 当前节点的值和一个指向下一个节点的链接。
我们通过上面说到的可视化表示方法,构造单链表的可视化模型,如图所示。
![image-20201101143220993](E:\Typora笔记\CSDN\leetcode通关笔记\静态图\单链表.png)
#### 双向链表
上面提到了单链表的节点只能指向节点的下一个节点。而双向链表有三个整数值: 数值、向后的节点链接、向前的节点链接,所以双链表既能向前查询也可以向后查询。
![双链表](https://cdn.jsdelivr.net/gh/tan45du/photobed@master/photo/双链表.3cw4hra1g3q0.png)
####
还有一个常用的链表则为循环单链表则单链表尾部的指针指向头节点。例如在leetcode61旋转链表中我们就是先将链表闭合成环找到新的打开位置并定义新的表头和表尾。
### 构造链表
java是面向对象语言实现链表很容易。我们首先用一个嵌套类来定义节点的抽象数据类型
```java
private class Node {
Item item;
Node next;
}
```
现在我们需要构造一条含有one,two,three的链表我们首先为每个元素创造一个节点
```java
Node first = new Node();
Node second = new Node();
Node third = new Node();
```
将每个节点的item域设为所需的值
```java
first.item = "one";
second.item = "two";
third.item = "three";
```
然后我们设置next域来构造链表
```java
first.next = second;
second.next = third;
```
此时third的next仍为null即被初始化的值。
### 链表的存储方式
我们知道了如何构造链表,我们再来说一下链表的存储方式。
我们都知道数组在内存中是连续分布的,但是链表在内存不是连续分配的。链表是通过指针域的指针链接内存中的各个节点。
所以链表在内存中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。我们可以根据下图来进行理解。
![image-20201101153659912](https://cdn.jsdelivr.net/gh/tan45du/photobed@master/photo/image-20201101153659912.9neaap4ogtc.png)
### 遍历链表
链表的遍历我们通常使用while循环for循环也可以但是代码不够简洁下面我们来看一下链表的遍历代码
for:
```java
for (Node x = first; x != null; x = x.next) {
//处理x.item
}
```
while:
```
Node x = first;
while (x!=null) {
//处理x.item
x = x.next;
}
```
### 链表的几种操作
#### 添加节点
![image-20201101155937520](https://cdn.jsdelivr.net/gh/tan45du/photobed@master/photo/image-20201101155937520.my13cevp2cg.png)
#### 删除节点
删除B节点如图所示
![image-20201101155003257](https://cdn.jsdelivr.net/gh/tan45du/photobed@master/photo/image-20201101155003257.4onlntrwj2i0.png)
我们只需将A节点的next指针指向C节点即可。
有的同学可能会有这种疑问B节点这样不会留着内存里吗java含有自己的内存回收机制不用自己手动释放内存了但是C++,则需要手动释放。
我们通过上图的删除和插入都是O(1)操作。
链表和数组的比较
| | 插入/删除操作(时间复杂度) | 查询(时间复杂度) | 存储方式 |
| ---- | ------------------------- | ------------------ | ------------ |
| 数组 | O(n) | O(1) | 内存连续分布 |
| 链表 | O(1) | O(n) | 内存散乱分布 |