20、深入理解链表：从原理到实践

深入理解链表：从原理到实践

1. 链表简介

在编程中，数据存储是一个重要的问题。数组就像用于邮寄物品的盒子，虽然是有用的容器，但每个盒子的大小是固定的。如果选择的容器太大，会浪费空间，甚至可能需要支付更多费用；如果选择的容器太小，则没有足够的空间来存放需要运输的物品。

为了拥有一个大小恰好适合其所包含数据的容器，链表应运而生。链表是一种由相互连接的小容器组成的数据结构，这里的容器指的是包含要存储在列表中的对象的类。其思路是编写一个类，该类持有一个数据对象（如一只猫或一个矩形），并知道如何指向下一个容器。为每个对象创建一个容器，并将它们链接在一起。

这些链接的容器被称为节点。列表中的第一个节点称为头节点，最后一个节点称为尾节点。链表主要有三种基本形式，从简单到复杂依次为：
- 单链表：每个节点只指向前一个节点，不能向后指。要查找特定节点，需要从顶部开始，依次遍历每个节点。
- 双链表：允许向前和向后移动到下一个节点和前一个节点。
- 树：一种复杂的结构，由节点构建而成，每个节点可以指向两个或三个方向。

下面是这三种基本结构的示意图：

graph LR
    classDef data fill:#E5F6FF,stroke:#73A6FF,stroke-width:2px;
    A(数据):::data --> B(单链表):::data
    A --> C(双链表):::data
    A --> D(树):::data
    B --> E(数据):::data
    B --> F(数据):::da