鏈表的相關知識整理

知識 06-04

什麼是鏈表

鏈表是一種物理存儲單元上非連續、非順序的存儲結構，數據元素的邏輯順序是通過鏈表中的指針鏈接次序實現的。鏈表由一系列結點（鏈表中每一個元素稱為結點）組成，結點可以在運行時動態生成。每個結點包括兩個部分：一個是存儲數據元素的數據域，另一個是存儲下一個結點地址的指針域。

鏈表與數組的區別

回憶下數組的概念，所謂數組，是相同數據類型的元素按一定順序排列的集合。根據概念我們可以知道數組在內存中連續，鏈表不連續；由於不同的存儲方式導致數組靜態分配內存，鏈表動態分配內存，數組元素在棧區，鏈表元素在堆區；由於數組在內存中連續，我們可以利用下標定位，時間複雜度為O(1)，鏈表定位元素時間複雜度O(n)；但是由於數組的連續性數組插入或刪除元素的時間複雜度O(n)，鏈表的時間複雜度O(1)。總結一下，數組和鏈表的區別如下

1.數組靜態分配內存，鏈表動態分配內存

2.數組在內存中連續，鏈表不連續

3.數組元素在棧區，鏈表元素在堆區

4.數組利用下標定位，時間複雜度為O(1)，鏈表定位元素時間複雜度O(n)；

5.數組插入或刪除元素的時間複雜度O(n)，鏈表的時間複雜度O(1)。

C#實現鏈表的基本操作

以單鏈表為例，根據鏈表的定義我們先定義鏈表節點的數據結構

public class Node
{
private T data;
private Node next;

//有參構造函數
//主要用例實例化需要處理的節點用
public Node(T item, Node next)
{
data = item;
this.next = next;
}

//無參構造函數，用例實例化Node節點
public Node
{
data = default(T);
next = null;
}

public Node Next
{
get { return next; }
set { this.next = value; }
}

public T Data
{
get { return data; }
set { this.data = value; }
}
}

接下來我們來實現鏈表的操作，構造一個鏈表，在構造鏈表裡我們定一個頭結點的對象，頭結點是個很有用的節點，在後續代碼中就可以慢慢體會到

public class MyLinkList
{
public Node Head { get; set; }

//構造器
public MyLinkList
{
Head = null;
}
}

1.求鏈表的長度，思路：從頭結點向後訪問，直到最後一個節點，代碼如下

public int Length
{
var p = Head;
int len = 0;
while (p != null)
{
++len;
p = p.Next;
}
return len;
}

2.清空鏈表，這個就比較奧簡單了，直接將頭結點置為null 即可，代碼如下

public void Clear
{
Head = null;
}

3.同理判斷鏈表是否為空也要用的頭結點

public bool IsEmpty
{
if (Head == null)
{
return true;
}
else
{
return false;
}
}

4.在鏈表的末尾添加新元素，添加新元素，需要先判斷鏈表是否為空，如果為空我們要給頭結點賦值，如果不為空需要修改最後一個節點的next指向，代碼如下

public void Append(T item)
{

if (Head == null)
{
Head = new Node(item, null);
return;
}
var p = new Node;
p = Head;
while (p.Next != null)
{
p = p.Next;
}
p.Next = new Node(item, null);
}

5.在單鏈表的第i個結點的位置前插入一個指定結點，首先需要找到插入的位置，然後修改相鄰節點的指向即可，代碼如下

public void Insert(T item, int i)
{

if (IsEmpty || i < 1 || i > GetLength)
{
return;
}
//如果在第一個位置插入則只需要將該節點的next 指向head即可
if (i == 1)
{
var first = new Node(item, null);
first.Next = Head;
Head = first;
return;
}

var p = new Node;
p = Head;
var left = new Node;
var right = new Node;
int j = 1;
while (p.Next != null && j < i) { left = p; right = p.Next; ++j; } var q = new Node(item, null);
left.Next = q;
q.Next = right;
}

6.刪除指定節點，先找到要刪除的前一個結點，然後修改該結點的next指向即可代碼略。。。。

· 7.鏈表還有刪除、獲取、查找等操作，基本思想都是一樣的，就不一一介紹了

鏈表相關的經典題目

1. 求單鏈表中結點的個數

2. 將單鏈表反轉

3. 查找單鏈表中的倒數第K個結點（k > 0）

4. 查找單鏈表的中間結點

5. 從尾到頭列印單鏈表

6. 已知兩個單鏈表pHead1 和pHead2 各自有序，把它們合并成一個鏈表依然有序

7. 判斷一個單鏈表中是否有環

8. 判斷兩個單鏈表是否相交

9. 求兩個單鏈表相交的第一個節點