链表

何为链表：

链表是数据结构，由一系列结点（链表中每一个元素称为结点）组成，结点可以在运行时动态生成（每个结点有两部分组成，一个是存储数据元素的数据域，另一个是存储下一个结点地址的指针域。）。所以，即使它是一种线性表，但并不会按线性的顺序存储数据，而是在每一个结点里存到下一个结点的指针。

 

分类：

1、单向链表：

链表中最简单的一种是单向链表，它只可向一个方向遍历。它包含两个域，一个信息域和一个指针域。这个链接指向列表中的下一个节点，而最后一个节点则指向一个空值，另外在一个固定的位置保存指向第一个节点的指针，有的时候也会同时储存指向最后一个节点的指针。。一般查找一个节点的时候需要从第一个节点开始每次访问下一个节点，一直访问到需要的位置。但是也可以提前把一个节点的位置另外保存起来，然后直接访问。当然如果只是访问数据就没必要了，不如在链表上储存指向实际数据的指针。这样一般是为了访问链表中的下一个或者前一个（需要储存反向的指针，见下面的双向链表）节点。如下：

2、双向链表：

一个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。每个节点有两个连接：一个指向前一个节点，（当此“连接”为第一个“连接”时，指向空值或者空列表）；而另一个指向下一个节点，（当此“连接”为最后一个“连接”时，指向空值或者空列表）。如下：

适用范围：一般是在需要大批量的另外储存数据在链表中的位置的时候用。

由于另外储存了指向链表内容的指针，并且可能会修改相邻的节点，有的时候第一个节点可能会被删除或者在之前添加一个新的节点。这时候就要修改指向首个节点的指针。有一种方便的可以消除这种特殊情况的方法是在最后一个节点之后、第一个节点之前储存一个永远不会被删除或者移动的虚拟节点，形成一个下面说的循环链表。这个虚拟节点之后的节点就是真正的第一个节点。这种情况通常可以用这个虚拟节点直接表示这个链表，对于把链表单独的存在数组里的情况，也可以直接用这个数组表示链表并用第0个或者第-1个（如果编译器支持）节点固定的表示这个虚拟节点。

3、循环链表：

在一个循环链表中, 首节点和末节点被连接在一起。这种方式在单向和双向链表中皆可实现。要转换一个循环链表，你开始于任意一个节点然后沿着列表的任一方向直到返回开始的节点。再来看另一种方法，循环链表可以被视为“无头无尾”，链表第一个节点之前就是最后一个节点，反之亦然。这种列表很利于节约数据存储缓存。  如下：

4、自定义链表：

可根据自己的实际情况去设计链表的其他扩展，但是一般不会在边上附加数据，因为链表的点和边基本上是一一对应的（除了第一个或者最后一个节点，但是也不会产生特殊情况）。不过有一个特例是如果链表支持在链表的一段中把前和后指针反向，反向标记加在边上可能会更方便。对于非线性的链表，可以参见相关的其他数据结构，例如树、图。另外有一种基于多个线性链表的数据结构：跳表，插入、删除和查找等基本操作的速度可以和平衡树一样。

 

链表的储存：

1. 共享储存空间：

   链表的节点和其它的数据共享存储空间，优点是可以存储无限多的内容（不过要处理器支持这个大小，并且存储空间足够的情况下），不需要提前分配内存；缺点是由于内容分散，有时候可能不方便调试。

2. 独立储存空间：    一个链表或者多个链表使用独立的存储空间，一般用数组或者类似结构实现，优点是可以自动获得一个附加数据：唯一的编号，并且方便调试；缺点是不能动态的分配内存。当然，另外的在上面加一层块状链表用来分配内存也是可以的，这样就解决了这个问题。这种方法有时候被叫做数组模拟链表，但是事实上只是用表示在数组中的位置的下标索引代替了指向内存地址的指针，这种下标索引其实也是逻辑上的指针，整个结构还是链表，并不算是被模拟的（但是可以说成是用数组实现的链表）。

 

链表的应用： 

链表用来构建许多其它数据结构，如堆栈，队列和他们的派生。

节点的数据域也可以成为另一个链表。通过这种手段，我们可以用列表来构建许多链性数据结构；这个实例产生于Lisp编程语言，在Lisp中链表是初级数据结构，并且现在成为了常见的基础编程模式。 有时候，链表用来生成联合数组，在这种情况下我们称之为联合数列。这种情况下用链表会优于其它数据结构，如自平对分查找树甚至是一些小的数据集合。不管怎样，一些时候一个链表在这样一个树中创建一个节点子集，并且以此来更有效率地转换这个集合。

 

Python代码实现：暂未做出

 

 

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