头插法和尾插法

已于 2022-09-25 13:17:17 修改
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于 2022-09-25 13:17:07 首次发布
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1、JDK 1.7及之前，为什么采用头插法

呃… 这个可能需要问头插法的实现者了；

但有种说法，我觉得挺有道理：缓存的时间局部性原则，最近访问过的数据下次大概率会再次访问，把刚访问过的元素放在链表最前面可以直接被查询到，减少查找次数

2、既然头插法有链表成环的问题，为什么直到 1.8 才采用尾插法来替代头插法

只有在并发情况下，头插法才会出现链表成环的问题，多线程情况下，HashMap 本就非线程安全，这就相当于你在它的规则之外出了问题，那能怪谁？

1.8 采用尾插，是对 1.7 的优化

3、既然 1.8 没有链表成环的问题，那是不是说明可以把 1.8 中的 HashMap 用在多线程中

链表成环只是并发问题中的一种，1.8 虽然解决了此问题，但是还是会有很多其他的并发问题，比如：上秒 put 的值，下秒 get 的时候却不是刚 put 的值；因为操作都没有加锁，不是线程安全的

总结

1、JDK 1.7 采用头插法来添加链表元素，存在链表成环的问题，1.8 中做了优化，采用尾插法来添加链表元素

2、HashMap 不管在哪个版本都不是线程安全的，出了并发问题不要怪 HashMap，从自己身上找原因

为什么成环图像实例：

鸿123
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<think>嗯，用户想了解链表的头插法和尾插法。首先，我得回忆一下这两种方法的基本概念。链表是由节点组成的，每个节点包含数据和指向下一个节点的指针。头插法和尾插法都是向链表中添加节点的方法，但它们的插入位置不同。 头插法是在链表的头部插入新节点，也就是每次新节点都成为新的头节点。这样的话，原来的头节点会变成第二个节点，依此类推。这样操作的话，链表的顺序会和插入的顺序相反。比如，如果依次插入1、2、3，那么链表会是3->2->1。需要维护一个头指针，每次插入时调整指针的指向。时间复杂度是O(1)，因为不需要遍历链表。 尾插法则是在链表的尾部插入新节点，这样新节点总是最后一个节点。这样的话，链表的顺序和插入顺序一致。例如，插入1、2、3，链表就是1->2->3。不过，每次插入需要找到链表的尾部，所以如果只有头指针的话，时间复杂度会是O(n)，但如果有尾指针的话，可以优化到O(1)。 接下来要考虑用户可能的疑问。比如，这两种方法的应用场景有什么区别？头插法适合需要逆序的情况，或者频繁在头部插入，比如实现栈；尾插法则适合维护插入顺序，比如队列。用户可能还会想知道如何实现这两种方法，是否需要额外的指针。 然后要检查是否覆盖了关键点，比如步骤、时间复杂度、示意图、优缺点和应用场景。可能还需要用例子来说明，比如插入顺序不同导致链表结构不同。另外，是否需要考虑链表为空的情况，这时候头插法和尾插法都需要处理头指针和尾指针的初始化。 还要确保回答符合系统级指令，数学表达式用$...$，独立公式用$$...$$，虽然这里可能涉及代码，但用户没有特别要求代码，所以可能不需要。不过如果有伪代码的话，可能需要用正确的格式。但用户的问题主要是介绍概念，所以重点放在文字描述和结构上。 结构方面，应该先定义两种方法，然后分步骤说明，比较它们的区别，优缺点，应用场景，可能的问题等。需要确保语言清晰，逻辑连贯，帮助用户逐步理解。 可能用户是刚开始学习数据结构的学生，所以需要避免过于复杂的术语，用简单易懂的例子说明。同时，确保回答正确，比如头插法的时间复杂度确实是O(1)，而尾插法在没有尾指针时是O(n)。如果有尾指针，尾插法也是O(1)，这点需要说明清楚。 还要注意回答中使用中文，符合格式要求。不需要使用代码块，但如果有必要，可以用自然语言描述步骤。例如，头插法的步骤：创建新节点，新节点的next指向原头节点，头指针指向新节点。尾插法的步骤：找到当前尾节点，将尾节点的next指向新节点，更新尾指针到新节点。 最后总结两者的区别，帮助用户对比记忆。可能还需要提到内存管理，比如是否需要额外空间，但链表本身是动态分配，所以插入节点不需要预先分配固定空间。 总之，整个思考过程需要覆盖用户的问题，确保信息准确，结构清晰，易于理解，同时符合格式要求。</think>### 链表头插法与尾插法详解 链表是一种基础数据结构，其核心是通过**节点**（Node）的指针链接实现动态存储。头插法和尾插法是两种向链表中插入新节点的基本方法，它们在操作逻辑和应用场景上有显著差异。 --- #### **一、头插法（Head Insertion）** **定义**：将新节点插入到链表的**头部**，使其成为新的头节点。 **步骤**： 1. 创建新节点，存储数据。 2. 将新节点的`next`指针指向原头节点。 3. 更新链表的头指针（head），使其指向新节点。 **示意图**： 原始链表：`head -> A -> B -> C` 插入节点`D`后：`head -> D -> A -> B -> C` **特点**： - **时间复杂度**：$O(1)$（直接操作头指针）。 - **链表顺序**：插入顺序与最终链表顺序**相反**。例如，依次插入1、2、3，结果为`3->2->1`。 - **适用场景**：需要逆序处理数据（如实现栈）、快速插入头部。 **代码逻辑示例**： ```python new_node.next = head # 新节点指向原头节点 head = new_node # 更新头指针 ``` --- #### **二、尾插法（Tail Insertion）** **定义**：将新节点插入到链表的**尾部**，使其成为新的尾节点。 **步骤**： 1. 创建新节点，存储数据。 2. 找到链表的尾节点（需遍历或维护尾指针）。 3. 将尾节点的`next`指针指向新节点。 4. 更新尾指针（若有）。 **示意图**： 原始链表：`head -> A -> B -> C` 插入节点`D`后：`head -> A -> B -> C -> D` **特点**： - **时间复杂度**： - 无尾指针时：$O(n)$（需遍历到尾部）。 - 有尾指针时：$O(1)$（直接操作尾指针）。 - **链表顺序**：插入顺序与最终链表顺序**一致**。例如，依次插入1、2、3，结果为`1->2->3`。 - **适用场景**：维护数据原始顺序（如实现队列）。 **代码逻辑示例**： ```python if head is None: # 链表为空 head = new_node tail = new_node else: tail.next = new_node # 原尾节点指向新节点 tail = new_node # 更新尾指针 ``` --- #### **三、头插法与尾插法的对比** | **特性** | **头插法** | **尾插法** | |----------------|-------------------------------|-------------------------------| | 插入位置 | 头部 | 尾部 | | 时间复杂度 | $O(1)$ | 无尾指针时$O(n)$，有尾指针时$O(1)$ | | 数据顺序 | 逆序 | 正序 | | 典型应用 | 栈、逆序链表 | 队列、维护原始顺序 | --- #### **四、常见问题** 1. **如何选择头插法或尾插法？** - 若需快速插入且不关心顺序（如撤销操作），用头插法。 - 若需保留插入顺序（如日志记录），用尾插法。 2. **是否需要额外指针？** - 头插法只需维护头指针。 - 尾插法建议维护尾指针以优化性能。 3. **空链表的处理** - 插入第一个节点时，头指针和尾指针需同时指向该节点。 --- #### **总结** 头插法和尾插法是链表操作的核心方法，理解其差异有助于灵活选择数据结构。头插法适合高频头部操作，尾插法则更适合顺序敏感的场景。实际应用中，可结合需求选择或混合使用（如双向链表）。
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