【数据结构】链表

目录

一、链表的基本类型

1.1 单向链表

1.2 双向链表

1.3 循环链表

二、链表的基本操作

三、链表的实现和应用

四、链表与数组的比较

五、链表C语言代码实现

5.1 单向链表C语言代码实现

5.2 双向链表C语言代码实现

5.3 循环单向链表C语言代码实现

5.4 循环双向链表C语言代码实现

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        数据结构中的链表（Linked List）是一种极其重要的、灵活的、动态的数据结构，它允许元素（通常被称为节点）以非连续的方式在内存中存储，并通过指针或引用相互连接。链表在数据结构领域扮演着至关重要的角色，特别是在需要频繁进行插入和删除操作的场景中。

一、链表的基本类型

1.1 单向链表

        每个节点仅包含一个指向下一个节点的指针，形成了一条从头到尾的单向通道。最后一个节点指向空（或`null`），标志着链表的结束。单向链表结构简洁明了，其插入和删除操作（在已知位置）效率高，是数据结构学习中的基础内容。

        优点：结构简单明了，插入和删除操作高效，无需移动大量数据。

        缺点：只能从头到尾遍历，不能反向遍历，除非使用栈或其他辅助数据结构。

1.2 双向链表

        相较于单向链表，双向链表中的每个节点都包含两个指针，一个指向下一个节点，另一个指向前一个节点。这种设计使得双向链表既可以从头到尾遍历，也可以从尾到头遍历，从而提供了更高的灵活性。

        优点：可以双向遍历，查找效率高（在已知位置），支持更丰富的操作。

        缺点：结构相对复杂，插入和删除操作需要维护两个指针，相比单向链表消耗更多的内存空间。

1.3 循环链表

        无论是单向还是双向链表，当链表的最后一个节点指向头节点时，就形成了一个循环链表。这种结构使得链表中的任意节点都可以作为遍历的起点，为某些特殊应用提供了便利。

        优点：可以从任意节点开始遍历整个链表，适用于环形数据结构的实现。

        缺点：如果链表很大，循环遍历可能会导致性能问题，需要额外的逻辑来避免无限循环。

二、链表的基本操作

        链表提供了丰富的基本操作，包括但不限于：

        插入：在链表的指定位置插入一个新节点，可以根据需要插入到头部、尾部或任意指定位置。

        删除：从链表中删除指定位置的节点，释放其占用的内存空间。

        遍历：从头节点开始，按照链表的连接顺序逐个访问每个节点，直到遍历完整个链表。

        查找：根据节点的值或其他条件在链表中查找特定节点。</