数据结构-链表

像数组一样,链表也用来表示一系列的元素。事实上,能用数组来做的事情,一般也可以用链表来做。然而,链表的实现跟数组是不一样的,在不同场景它们会有不同的性能表现。

计算机的内存就像一大堆格子,每格都可以用来保存比特形式的数据。当要创建数组时,程序会在内存中找出一组连续的空格子,给它们起个名字,以便你的应用存放数据,见下图。

计算机能够直接跳到数组的某一索引上。如果代码要求它读取索引4的值,那么计算机只需一步就可以完成任务。重申一次,之所以能够这样,是因为程序事先知道了数组开头所在的内存地址------例如地址是1000------当它想去索引4时,便会自动跳到1004处。

与数组不同的是,组成链表的格子不是连续的。它们可以分布在内存的各个地方。这种不相邻的格子,就叫作结点。

那么问题来了,计算机怎么知道这些分散的结点里,哪些属于这个链表,哪些属于其他链表呢?

这就是链表的关键了:每个结点除了保存数据,它还保存着链表里的下一结点的内存地址。这份用来指示下一结点的内存地址的额外数据,被称为链。链表如下图所示。

此例中,我们的链表包含4项数据:"a"、"b"、"c"和"d"。因为每个结点都需要2个格子,头一格用作数据存储,后一格用作指向下一结点的链(最后一个结点的链是null,因为它是终点)​,所以整体占用了8个格子。

若想使用链表,你只需知道第一个结点在内存的什么位置。因为每个结点都有指向下一结点的链,所以只要有给定的第一个结点,就可以用结点1的链找到结点2,再用结点2的链找到结点3......如此遍历链表的剩余部分。

链表相对于数组的一个好处就是,它可以将数据分散到内存各处,无须事先寻找连续的空格子。

实现一个链表

我们用Ruby来写一个链表,最终实现包含两个类:Node和LinkedList。先是Node。

Node类有两个属性:data表示结点所保存的数据,next_node表示指向下一结点的链,使用方法如下。

以上代码创建了4个连起来的结点,它们分别保存着"once"、"upon"、"a"和"time" 4项数据。虽然只用Node也可以创建出链表,但我们的程序无法由此轻易地得知哪个结点是链表的开端。因此我们还得创建一个LinkedList类。下面是一个最基本的LinkedList的写法。

有了这个类,我们就可以用以下代码让程序知道链表的起始位置了。

LinkedList的作用就是一个指针,它指向链表的第一个结点。

既然知道了链表是什么,下一篇文章会写它跟数组的性能对比,观察它们在读取、查找、插入和删除上有何优劣。

相关推荐
小星星闪亮登场9 小时前
2026萌新联赛第三场-- (郑州轻工业大学)
数据结构·c++·经验分享·算法·贪心算法·排序算法·深度优先
冻柠檬飞冰走茶9 小时前
PTA基础编程题目集 7-8超速判断(C++语言实现)
开发语言·数据结构·c++·算法
2501_9423895510 小时前
Epoch AI旗下FrontierMath的负责人Elliot Glazer
数据结构·决策树·动态规划·散列表
shylyly_11 小时前
104.二叉树的最大深度
数据结构·算法·104.二叉树的最大深度
白白白小纯16 小时前
每日算法day3—回文链表,链表分割
c语言·数据结构·算法·leetcode
zander25817 小时前
35. 搜索插入位置:从边界语义理解二分查找
数据结构·算法·leetcode
Chen—LSN18 小时前
C语言——深度理解指针(5)
c语言·数据结构·算法·排序算法
佳児素花痴╮20 小时前
树的基础知识与查找排序算法
数据结构·算法
郝学胜-神的一滴20 小时前
Python 高级编程 026:内置数据结构之骈文纵论
开发语言·数据结构·python·程序人生·软件工程
程序员老舅1 天前
啃透 I2C 驱动开发,才算入门嵌入式 Linux 内核驱动
数据结构·驱动开发·b树·内核·嵌入式·嵌入式开发·i2c