单向链表

链表（linked list）是一种在物理上非连续、非顺序的数据结构，由若干节点（node）所组成。

单向链表的每一个节点又包含两部分，一部分是存放数据的变量data，另一部分是指向下一个节点的指针next。

链表的第一个节点被称为头节点，最后一个节点被称为尾节点,尾节点的next指针指向空

如图所示：

注意：与数组按照索引来随机查找元素不同，对于链表的其中一个节点我们只能通过他的next指针查找到他的下一个节点。

双向链表

双向链表也叫双向表，是链表的一种，它由多个结点组成，每个结点都由一个数据域和两个指针域组成，数据域用来存储数据，其中一个指针域用来指向其后继结点，另一个指针域用来指向前驱结点。链表的头结点的数据域不存储数据，指向前驱结点的指针域值为null，指向后继结点的指针域指向第一个真正存储数据的结点。

双链表 既可以向前查询也可以向后查询。

如图所示：

环形链表

循环链表，顾名思义，就是链表首尾相连。

循环链表可以用来解决约瑟夫环问题。

如图所示：

链表的定义

单向链表：

java的定义方法：

public class ListNode {
    // 结点的值
    int val;

    // 下一个结点
    ListNode next;

    // 节点的构造函数(无参)
    public ListNode() {
    }

    // 节点的构造函数(有一个参数)
    public ListNode(int val) {
        this.val = val;
    }

    // 节点的构造函数(有两个参数)
    public ListNode(int val, ListNode next) {
        this.val = val;
        this.next = next;
    }
}

  

 

  
 
 

  
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python的定义方式：

class ListNode:
    def __init__(self, val, next=None):
        self.val = val
        self.next = next

  

 

  
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链表的存储方式

如果说数组在内存中的存储方式是顺序存储，那么链表在内存中的存储方式则是随机存储。

数组在内存中占用了连续完整的存储空间。而链表则采用了见缝插针的方式(实际上分配机制取决于操作系统的内存管理)，链表的每一个节点分布在内存的不同位置，依靠next指针关联起来。

好处：可以灵活有效的利用零散的碎片空间。

如图是单链表的存储方式：

数组与链表的性能分析

①get(int i):每一次查询，都需要从链表的头部开始，依次向后查找，随着数据元素N的增多，比较的元素越多，时间复杂度为O(n)

②insert(int i,T t):每一次插入，需要先找到i位置的前一个元素，然后完成插入操作，随着数据元素N的增多，查找的元素越多，时间复杂度为O(n);

③remove(int i):每一次移除，需要先找到i位置的前一个元素，然后完成插入操作，随着数据元素N的增多，查找的元素越多，时间复杂度为O(n)

相比较顺序表，链表插入和删除的时间复杂度虽然一样，但仍然有很大的优势，因为链表的物理地址是不连续的，它不需要预先指定存储空间大小，或者在存储过程中涉及到扩容等操作,同时它并没有涉及的元素的交换。

相比较顺序表，链表的查询操作性能会比较低。因此，如果我们的程序中查询操作比较多，建议使用顺序表，增删操作比较多，建议使用链表。

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