数据结构-链表

1，链表结构

 相比与数组，链表是稍微复杂一点的数据结构，这两个数据结构经常会放到一起来对比，所以我们先来看下这两者有什么区别。

先从底层存储结构看看：

数组：数组需要一块连续的空间来存储，对内存的要求比较高。如果我们申请一个50mb大小的内存，当内存中没有足够大的连续内存空间时，即使可用内存大于50mb，仍然会申请失败。

链表，结构如下：

链表不需要申请一块连续的内存，它通过指针将一组零散的内存串联起来使用，所以当可用内存大于50mb时，我们申请50mb大小的链表，根本就不会有问题。

链表常见结构:单链表、双向链表和循环链表。我们首先来看最简单、最常用的单链表。

2，单链表

如上面图示，就是一个单链表数据结构。其中有两个节点比较特殊，它们分别是头节点和尾节点。其中头节点用来记录链表的基地址，有了头节点，我们就可以遍历整个链表。而尾节点特殊的是：指针不是指向下一个节点，而是指向一个NULL，表示这是链表最后一个元素。

链表的插入和删除：

针对链表的插入和删除操作，我们只需要考虑相邻结点的指针改变，所以对应的时间复杂度是O(1)。

链表的访问：

但是，有利就有弊。链表要想随机访问第k个元素，就没有数组那么高效了。因为链表中的数据并非连续存储的，所以无法像数组那样，根据首地址和下标，通过寻址公式就能直接计算出对应的内存地址，而是需要根据指针一个结点一个结点地依次遍历，直到找到相应的结点。

3，循环链表

循环链表是一种特殊的单链表。它跟单链表唯一的区别就在尾结点。我们知道，单链表的尾结点指针指向空地址，表示这就是最后 的结点了。而循环链表的尾结点指针是指向链表的头结点。它像一个环一样首尾相连，所以叫作“循环”链表。

实际应用：和单链表相比，循环链表的优点是从链尾到链头比较方便。当要处理的数据具有环型结构特点时，就特别适合采用循环链表。比如著名的约瑟夫问题；

4，双向链表

链表需要额外的两个空间来存储后继结点和前驱结点的地址。所以，如果存储同样多的数据，双向链表要比单链表占用更多的内存空间。虽然两个指针比较浪费存储空间，但可以支持双向遍历，这样也带来了双向链表操作的灵活性。