【数据结构】链式线性表 -优快云博客

在数据结构的世界里，线性表的链式表示就像是一条神奇的项链，每颗珍珠都是一个数据元素，而连接珍珠的线则是指针，通过指针将这些数据元素按顺序串联起来，构成了一个有序的线性表。与顺序表不同，链式表示中的数据元素在内存中并不需要连续存储，它们可以分散在内存的各个角落，就像散落在各处的珍珠，只要有指针这条线将它们串起来，就能形成一个完整的线性表。

从专业角度来说，线性表的链式表示是用一组任意的存储单元来存放线性表的数据元素，这些存储单元可以是连续的，也可以是不连续的。每个数据元素被封装在一个结点中，除了存储自身的数据信息外，还包含一个指向下一个数据元素所在结点的指针，这个指针就像一条无形的线，将各个结点按线性表的逻辑顺序连接起来，形成了一个链式结构。

二、线性表链式表示的类型与特点

线性表的链式表示有多种类型，每种类型都有其独特的结构和特点，就像不同款式的项链，虽然都能串起珍珠，但串法和用途却各有不同。

2.1 单链表：最简单的链式结构

单链表是链式表示中最为基础和简单的一种结构，可以把它想象成一条普通的项链，每颗珍珠（节点）都有自己的数据，并且知道下一颗珍珠（下一个节点）在哪里。在单链表中，每个节点由两部分组成：数据域和指针域。数据域用于存储数据元素的值，指针域则存储下一个节点的地址，就像珍珠上的小孔，通过线（指针）与下一颗珍珠相连。单链表的第一个节点称为头节点，它的指针指向第一个实际存储数据的节点，而最后一个节点的指针则指向空（NULL），表示链表的结束，就像项链的末端没有再连接其他珍珠。

这种结构的优点在于插入和删除操作非常灵活。当需要插入一个新节点时，只需修改插入位置前一个节点的指针，让它指向新节点，然后新节点的指针再指向原来插入位置的节点即可，就像在项链中插入一颗新珍珠，只需要解开原来的线，把新珍珠串进去，再重新系好线。删除操作也类似，找到要删除的节点，将其前一个节点的指针直接指向后一个节点，然后释放被删除节点的内存空间，就如同从项链中取下一颗珍珠，把前后的线重新连接起来。

然而，单链表也有明显的缺点，它不支持逆向遍历。由于每个节点只知道下一个节点的位置，不知道前一个节点的位置，所以一旦错过了某个节点，就很难回头找到它，就像沿着项链只能从开头往后一颗颗数珍珠，无法从后面往前数。

2.2 循环链表：首尾相连的环

循环链表就像是一条首尾相接的项链，形成了一个环状结构。在循环链表中，最后一个节点的指针不再指向空，而是指向头节点，这样就构成了一个闭环，所有节点都被串联在这个环中。

这种结构的最大特点就是适合循环访问的场景。比如，在一个循环播放的音乐列表中，每首歌曲可以看作是一个节点，使用循环链表来存储，当播放到最后一首歌曲时，通过指针可以直接回到第一首歌曲继续播放，实现无缝循环，而不需要额外的判断和操作。

循环链表的插入和删除操作与单链表类似，只是在操作过程中需要特别注意保持循环的特性。例如，在插入新节点时，需要正确地更新插入位置前后节点的指针，确保新节点被正确地插入到环中；删除节点时，也要调整好指针，使环仍然保持完整。

2.3 双向链表：双向通行的道路

双向链表则是在单链表的基础上增加了一个指针，每个节点除了有一个指向后继节点的指针外，还有一个指向前驱节点的指针，这就好比一条双向通行的道路，既可以向前走，也可以向后走。

双向链表的优点显而易见，它支持双向遍历。当需要查找某个节点的前驱节点时，直接通过节点的前驱指针即可找到，而不需要像单链表那样从头开始遍历，大大提高了查找效率。在插入和删除操作方面，双向链表也更加灵活。插入节点时，不仅可以像单链表那样通过后继指针进行操作，还可以利用前驱指针，使得插入操作更加方便；删除节点时，通过前驱和后继指针可以更轻松地调整链表的结构，确保删除操作的正确性。

然而，双向链表也并非完美无缺。由于每个节点都需要额外存储一个前驱指针，所以它占用的内存空间比单链表要大，就像双向道路需要更宽的路面来容纳双向行驶的车辆，这在一定程度上增加了存储成本。