与数组一样，链表是一种线性数据结构。与数组不同，链表元素不存储在连续的位置；元素使用指针链接。
为什么使用链表？
数组可用于存储类似类型的线性数据，但数组有以下限制。
1）数组的大小是固定的：所以我们必须提前知道元素数量的上限。此外，一般而言，分配的内存与使用情况无关，等于上限。
2)在元素数组中插入一个新元素是昂贵的，因为必须为新元素创建房间，并且必须移动现有元素才能创建房间。
例如，在一个系统中，如果我们在数组 id[] 中维护一个已排序的 ID 列表。
id[] = [1000, 1010, 1050, 2000, 2040]。
而如果我们要插入一个新的ID 1005，那么为了保持排序顺序，我们必须将1000之后的所有元素（不包括1000）移动。
除非使用某些特殊技术，否则删除数组的代价也很高。例如，要删除 id[] 中的 1010，必须移动 1010 之后的所有内容。
优于数组的优点
1)动态大小
2)易于插入/删除
缺点：
1)不允许随机访问。我们必须从第一个节点开始按顺序访问元素。所以我们不能用它的默认实现有效地对链表进行二分搜索。在这里阅读。
2)列表的每个元素都需要额外的指针存储空间。
3) 对缓存不友好。由于数组元素是连续的位置，因此存在引用的局部性，而在链表的情况下则不存在。
表示：
链表由指向链表第一个节点的指针表示。第一个节点称为头部。如果链表为空，则头部的值为NULL。
列表中的每个节点至少由两部分组成：
1) 数据
2) 指向下一个节点的指针（或引用）
在 C 中，我们可以使用结构来表示一个节点。下面是一个带有整数数据的链表节点的例子。
在 Java 或 C# 中，LinkedList 可以表示为一个类，而一个 Node 可以表示为一个单独的类。LinkedList 类包含一个 Node 类类型的引用。
第一个简单链表
1.C
//一个链表节点 struct Node { int data; struct Node* next; };
2.C++
class Node { public: int data; Node* next; };
3.Java
class LinkedList { Node head; // head of the list /* 链表节点*/ class Node { int data; Node next; // 创建新节点的构造函数 // next 默认初始化为 null Node(int d) { data = d; } } }
4.Python
class Node: # 初始化节点对象的函数 def __init__(self, data): self.data = data # 分配数据 self.next = None # 将 next 初始化为 null class LinkedList: # 初始化链表对象的函数 def __init__(self): self.head = None
5.C#
class LinkedList { // 链表的第一个节点（head） // 将是 Node 类型的对象（默认为 null） Node head; class Node { int data; Node next; // 创建新节点的构造函数 Node(int d) { data = d; } } }
让我们创建一个具有 3 个节点的简单链表。
// 一个示例 C++ 程序来介绍 // 一个链表 #include <bits/stdc++.h> using namespace std; class Node { public: int data; Node* next; }; // 程序创建一个简单的链接 // 包含 3 个节点的列表 int main() { Node* head = NULL; Node* second = NULL; Node* third = NULL; // 在堆中分配 3 个节点 head = new Node(); second = new Node(); third = new Node(); /* 三个块已被动态分配。 我们有指向这三个块的指针作为头部， 第二个和第三个 head second third | | | | | | +---+-----+ +----+----+ +----+----+ | # | # | | # | # | | # | # | +---+-----+ +----+----+ +----+----+ # 代表任何随机值。 数据是随机的，因为我们没有分配 什么都还没有 */ head->data = 1; // 在第一个节点分配数据 head->next = second; // 将第一个节点与 // 第二个节点 /* 数据已分配到第一个的数据部分 块（头部指向的块）。 接下来 第一个块的指针指向第二个。 所以他们两个是有联系的。 head second third | | | | | | +---+---+ +----+----+ +-----+----+ | 1 | o----->| # | # | | # | # | +---+---+ +----+----+ +-----+----+ */ // 将数据分配给第二个节点 second->data = 2; // 将第二个节点与第三个节点连接起来 second->next = third; /* 数据已经分配到第二个数据部分 块（由秒指向的块）。 接下来 第二个块的指针指向第三个 堵塞。 所以所有三个块都是链接的。 head second third | | | | | | +---+---+ +---+---+ +----+----+ | 1 | o----->| 2 | o-----> | # | # | +---+---+ +---+---+ +----+----+ */ third->data = 3; // 将数据分配给第三个节点 third->next = NULL; /* 数据已分配到第三个数据部分 块（由第三个指向的块）。 和下一个指针 第三块的 NULL 表示 链表在这里终止。 我们已经准备好了链表。 head | | +---+---+ +---+---+ +----+------+ | 1 | o----->| 2 | o-----> | 3 | NULL | +---+---+ +---+---+ +----+------+ 请注意，只有头部足以表示 整个列表。 我们可以遍历完整的 按照下一个指针列出。*/ return 0; }
链表遍历
在前面的程序中，我们创建了一个简单的具有三个节点的链表。让我们遍历创建的列表并打印每个节点的数据。对于遍历，让我们编写一个通用函数 printList() 来打印任何给定的列表。
// 一个用于遍历链表的简单 C++ 程序 #include <bits/stdc++.h> using namespace std; class Node { public: int data; Node* next; }; // 此函数打印链表的内容 // 从给定节点开始 void printList(Node* n) { while (n != NULL) { cout << n->data << " "; n = n->next; } } // 驱动程序代码 int main() { Node* head = NULL; Node* second = NULL; Node* third = NULL; // 在堆中分配 3 个节点 head = new Node(); second = new Node(); third = new Node(); head->data = 1; // 在第一个节点分配数据 head->next = second; // 将第一个节点与第二个节点连接起来 second->data = 2; // 将数据分配给第二个节点 second->next = third; third->data = 3; // 将数据分配给第三个节点 third->next = NULL; printList(head); return 0; }
