链表（C++）

链表是一种线性数据结构，它通过一系列节点（Node）连接在一起，其中每个节点都包含两部分：

1. 数据（Data）：存储节点中的值。
2. 指针（Pointer）：指向下一个节点的地址。

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链表的特点

• 动态内存分配：链表节点在运行时分配，链表大小不需要事先声明，可以灵活扩展。
• 高效的插入和删除操作：链表中插入或删除元素不需要像数组那样移动其他元素。
• 不连续存储：链表节点不必在内存中连续存储，使用指针将节点链接起来。

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链表的类型

1. 单链表（Singly Linked List）
   每个节点只包含一个指向下一个节点的指针。最后一个节点的指针为 nullptr。

2. 双向链表（Doubly Linked List）
   每个节点包含两个指针：一个指向下一个节点，另一个指向前一个节点。

3. 循环链表（Circular Linked List）
   最后一个节点的指针指向链表的头节点，形成一个环。

链表的使用

1. 定义链表节点

在 C++ 中，可以用结构体或类来定义链表节点。例如：

struct ListNode {
    int data;          // 数据部分
    ListNode* next;    // 指针部分，指向下一个节点

    ListNode(int x) : data(x), next(nullptr) {} // 构造函数
};

2. 创建链表

通过动态分配节点的方式创建一个链表：

ListNode* head = new ListNode(1); // 创建头节点
head->next = new ListNode(2);    // 创建第二个节点
head->next->next = new ListNode(3); // 创建第三个节点

此时链表结构为：1 -> 2 -> 3 -> nullptr

链表操作

• 遍历链表

  void printList(ListNode* head) {
      ListNode* current = head; // 从头节点开始遍历
      while (current != nullptr) {
          std::cout << current->data << " ";
          current = current->next;
      }
  }
  

1. 插入节点

• 在链表头部插入：

  ListNode* newNode = new ListNode(0); // 创建新节点
  newNode->next = head;               // 指向原链表的头节点
  head = newNode;                     // 更新头节点
  

  3.删除节点

• 删除头节点：

  ListNode* temp = head;
  head = head->next;  // 更新头节点
  delete temp;        // 释放内存

缺点

• 删除中间节点：

  ListNode* temp = head->next;       // 找到要删除的节点
  head->next = temp->next;           // 更新前一个节点的指针
  delete temp;                       // 释放内存
  

  链表的优缺点

  优点

• 动态大小：链表的长度可以在运行时动态变化。
• 高效的插入和删除：在链表中间插入或删除元素非常高效（只需调整指针），不需要像数组那样移动大量元素。
• 随机访问效率低：无法通过索引直接访问某个元素，需要从头节点开始遍历。
• 额外的内存消耗：每个节点都需要额外的指针存储空间。
• 操作复杂性：与数组相比，链表需要更多的指针操作，代码复杂度较高。
• 节省内存：链表只在需要时分配内存，避免了数组需要提前声明固定大小的问题。