什麼是鏈表？

時間 2020-08-22

標籤什麼鏈表简体版

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在瞭解完什麼是數據結構以後，讓咱們一塊兒來探索下數據結構中常見的一種—鏈表。面試

鏈表

鏈表是數據結構之一，其中的數據呈線性排列。在鏈表中，數據的添加和刪除都較爲方便，就是訪問比較耗費時間。算法

如上圖所示就是鏈表的概念圖，Blue、Yellow、Red 這 3 個字符串做爲數據被存儲於鏈表中，也就是數據域，每一個數據都有 1 個指針，即指針域，它指向下一個數據的內存地址，其中 Red 是最後 1 個數據，Red 的指針不指向任何位置，也就是爲 NULL，指向 NULL 的指針一般被稱爲空指針。數組

在鏈表中，數據通常都是分散存儲於內存中的，無須存儲在連續空間內。數據結構

由於數據都是分散存儲的，因此若是想要訪問數據，只能從第 1 個數據開始，順着指針的指向一一往下訪問（這即是順序訪問）。好比，想要找到 Red 這一數據，就得從 Blue 開始訪問，這以後，還要通過 Yellow，咱們才能找到 Red。ide

若是想要添加數據，只須要改變添加位置先後的指針指向就能夠，很是簡單。好比，在 Blue 和 Yellow 之間添加 Green。線程

首先將 Blue 的指針指向的位置變成 Green，而後再把 Green 的指針指向 Yellow，數據的添加就大功告成了。設計

數據的刪除也同樣，只要改變指針的指向就能夠，好比刪除 Yellow。3d

這時，只須要把 Green 指針指向的位置從 Yellow 變成 Red，刪除就完成了。雖然 Yellow 自己還存儲在內存中，可是無論從哪裏都沒法訪問這個數據，因此也就沒有特地去刪除它的必要了。從此須要用到 Yellow 所在的存儲空間時，只要用新數據覆蓋掉就能夠了。指針

那麼對鏈表的操做所需的運行時間究竟是多少呢？在這裏，咱們把鏈表中的數據量記成 n。訪問數據時，咱們須要從鏈表頭部開始查找（線性查找），若是目標數據在鏈表最後的話，須要的時間就是 O（n）。code

另外，添加數據只須要更改兩個指針的指向，因此耗費的時間與 n 無關。若是已經到達了添加數據的位置，那麼添加操做只需花費 O（1）的時間，刪除數據一樣也只需 O（1）的時間。

鏈表的實現

在對鏈表有了大概的認識之後，咱們用 Java 去實現屬於本身的鏈表：

public class ListNode {
    int val;
    ListNode next;

    ListNode(int x) {
        val = x;
    }
}

class MyLinkedList {
    int size;
    /**
     * 哨兵節點做爲僞頭
     */
    ListNode head;

    public MyLinkedList() {
        size = 0;
        head = new ListNode(0);
    }

    /**
     * 獲取鏈表第 index 個節點的值。若是索引是無效的，返回-1
     *
     * @param index
     * @return
     */
    public int get(int index) {
        // 若索引無效
        if (index < 0 || index >= size) {
            return -1;
        }

        ListNode curr = head;
        // 從僞頭節點開始，向前走 index+1 步
        for (int i = 0; i < index + 1; ++i) {
            curr = curr.next;
        }
        return curr.val;
    }

    /**
     * 在頭部插入節點
     *
     * @param val
     */
    public void addAtHead(int val) {
        addAtIndex(0, val);
    }

    /**
     * 在尾部插入節點
     *
     * @param val
     */
    public void addAtTail(int val) {
        addAtIndex(size, val);
    }

    /**
     * 在鏈表中的第 index 個節點前添加值爲 val 的一個節點。若是 index 等於鏈表的長度時，節點將被添加到鏈表的末尾。若是 index 大於鏈表長度，節點將沒法插入
     *
     * @param index
     * @param val
     */
    public void addAtIndex(int index, int val) {
        // 若是index大於長度，則不會插入該節點。
        if (index > size) {
            return;
        }

        // 若是 index 爲負，則該節點將插入列表的開頭。
        if (index < 0) {
            index = 0;
        }

        ++size;
        // 查找要添加的節點的前驅節點
        ListNode pred = head;
        for (int i = 0; i < index; ++i) {
            pred = pred.next;
        }

        // 要添加的節點
        ListNode toAdd = new ListNode(val);
        // 經過改變 next 來插入節點
        toAdd.next = pred.next;
        pred.next = toAdd;
    }

    /**
     * 若是 index 是有效的，刪除鏈表中的第 index 個節點
     *
     * @param index
     */
    public void deleteAtIndex(int index) {
        // 若是 index 無效，則不執行任何操做
        if (index < 0 || index >= size) {
            return;
        }

        size--;
        // 找到要刪除節點的前驅節點
        ListNode pred = head;
        for (int i = 0; i < index; ++i) {
            pred = pred.next;
        }

        // 經過改變 next 來刪除節點
        pred.next = pred.next.next;
    }
}

到這裏，我相信你們應該對鏈表有了進一步的理解，你們能夠用不一樣的語言去設計實現下。