链表全解析：从单向到双向

一、链表（基于指针 / 引用实现）

（一）链表的定义与分类

定义：物理存储非连续、非顺序的线性表，通过节点（数据域 + 指针域）链接实现逻辑顺序，节点可动态生成。

核心分类：根据指针数量和结构，分为单向链表、双向链表、循环链表。

1. 单向链表

节点结构：每个节点包含 1 个数据域（存储元素）和 1 个指针域（指向后继节点）。

特殊节点：头指针（指向头节点），头节点数据域通常不存储元素，仅用于定位链表起点；尾节点指针域指向null。

优缺点：实现简单、节省内存（1 个指针）；仅支持单向遍历，插入 / 删除需找到前驱节点（O (n)）。

2. 双向链表

节点结构：每个节点包含 1 个数据域和 2 个指针域（前驱指针指向前面节点，后继指针指向后面节点）。

特殊节点：头节点前驱指针为null，尾节点后继指针为null。

优缺点：支持双向遍历，插入 / 删除无需额外查找前驱节点（O (1)）；每个节点需 2 个指针，内存占用更高。

3. 循环链表

结构特点：尾节点指针域不指向null，而是指向头节点（单向循环）或头节点的前驱（双向循环），形成闭环。

优缺点：便于循环遍历（如约瑟夫问题）；需避免无限循环（遍历需判断终止条件）。

                                                    单向链表API设计

（二）双向链表核心差异

1.节点结构：新增Node pre（前驱指针），API 新增getFirst()（获取首元素）、getLast()（获取尾元素）。

2.插入 / 删除优化：无需遍历查找前驱节点（通过pre指针直接访问），操作效率更高。

插入：新节点的pre指向前驱，next指向后继；前驱的next和后继的pre指向新节点。

删除：前驱的next指向后继，后继的pre指向前驱，无需额外查找。

                                                      双向链表API设计