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1 链表是什么

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1.1 单链表

单链表是一种通过指针串联在一起的线性结构，每一个节点由两部分组成，一个是数据域一个是指针域（存放指向下一个节点的指针），最后一个节点的指针域指向null（空指针的意思）。

链表的入口节点称为链表的头结点也就是head。

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1.2 双链表

单链表中的指针域只能指向节点的下一个节点。

双链表：每一个节点有两个指针域，一个指向下一个节点，一个指向上一个节点。

双链表 既可以向前查询也可以向后查询。

如图所示：

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1.3 循环链表

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。

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2 链表的存储方式

数组是在内存中是连续分布的，但是链表在内存中可不是连续分布的。

链表是通过指针域的指针链接在内存中各个节点。

所以链表中的节点在内存中不是连续分布的 ，而是散乱分布在内存中的某地址上，分配机制取决于操作系统的内存管理。

如图所示：

这个链表起始节点为2， 终止节点为7， 各个节点分布在内存的不同地址空间上，通过指针串联在一起。

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3 链表的定义

在面试的时候，会有可能要求手写链表，所以很有必要掌握链表的定义方式。

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3.1 C/C++方式

// 单链表
struct ListNode {
    int val;  // 节点上存储的元素
    ListNode *next;  // 指向下一个节点的指针
    ListNode(int x) : val(x), next(NULL) {}  // 节点的构造函数
};

不定义构造函数行不行，答案是可以的，C++默认生成一个构造函数。

但是这个构造函数不会初始化任何成员变量。

如果想在初始化的时候给链表节点赋值，则需要自定义构造函数。

如下：
通过自己定义构造函数初始化节点：

ListNode* head = new ListNode(5);

这里的链表节点中的val就被赋为5。

如果不自定义构造函数，则需要通过以下的方式：

ListNode* head = new ListNode();
head->val = 5;

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3.2 Java方式

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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3.3 JavaScript方式

class ListNode {
  val;
  next = null;
  constructor(value) {
    this.val = value;
    this.next = null;
  }
}

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4 链表的操作

4.1 删除结点

删除D节点，如图所示：

只要将C节点的next指针 指向E节点就可以了。

那有同学说了，D节点不是依然存留在内存里么？只不过是没有在这个链表里而已。

是这样的，所以在C/C++里最好是再手动释放这个D节点，释放这块内存。

C： free ( p );
C++: delete p;

其他语言例如Java、Python，就有自己的内存回收机制，就不用自己手动释放了。

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4.2 添加结点

如图所示：

可以看出链表的增添和删除都是O(1)操作，也不会影响到其他节点。

但是要注意，要是删除第五个节点，需要从头节点查找到第四个节点通过next指针进行删除操作，查找的时间复杂度是O(n)。

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内容整理于Carl老师的《代码随想录》，强推！

By – Suki 2023/1/5