C++链表通讲：从基础到进阶的全面解析

一、链表基础概念

链表是一种线性数据结构，由节点（Node）通过指针连接而成，每个节点包含数据域和指针域。与数组相比，链表具有动态内存分配、高效插入删除等特性，但随机访问效率较低。

1.1 链表核心特性

节点结构示例：

struct Node {     
int data;        
 // 数据域     
Node* next;       
// 指针域，指向下一个节点 }; 

时间复杂度对比：

插入/删除：O(1)（已知位置）

随机访问：O(n)

内存利用率：动态分配，无碎片

二、链表实现原理

2.1 单链表操作

创建节点：

Node* newNode(int value) {     Node* temp = new Node;     temp->data = value;     temp->next = nullptr;     return temp; } 

插入节点（头插法）：

void insertHead(Node*& head, int value) {     Node* newNode = new Node(value);     newNode->next = head;     head = newNode; } 

2.2 双链表与循环链表

双链表节点结构：

struct DNode {     int data;     DNode* prev;     DNode* next; }; 

循环链表特点：尾节点指向头节点，形成闭环。

三、链表进阶应用

3.1 典型应用场景

LRU缓存淘汰算法：利用双链表实现快速插入删除。

多项式运算：链表存储多项式项，支持动态扩展。

大数运算：每位作为节点，避免数组长度限制。

3.2 实战优化技巧

哨兵节点（Dummy Node）简化边界处理。

尾指针优化，避免遍历至尾部。

内存池技术减少频繁new/delete开销。

四、链表与STL容器对比

特性

链表（list）

数组（vector）

动态大小

是

自动扩容

插入/删除

O(1)

O(n)

随机访问

不支持

O(1)

内存连续性

否

是

五、常见问题与调试

内存泄漏：确保每个new都有对应的delete。

野指针：删除节点后及时置空指针。

循环引用：双链表需注意prev/next的同步更新。

六、C++11+现代特性

智能指针（shared_ptr/unique_ptr）管理节点内存。

移动语义优化节点赋值效率。

结构化绑定（C++17）简化节点访问。