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LinkList的底层数据结构及优缺点详解

2025年11月21日 数据结构 我要评论
底层数据结构链表由一系列节点(node)组成,每个节点包含两部分:数据域:存储实际数据。指针域:存储指向下一个节点(单向链表)或前驱/后继节点(双向链表)的地址。物理存储:节点在内存中非连续分布,通过

底层数据结构

链表由一系列 节点(node) 组成,每个节点包含两部分:

  • 数据域:存储实际数据。
  • 指针域:存储指向下一个节点(单向链表)或前驱/后继节点(双向链表)的地址。
  • 物理存储:节点在内存中 非连续分布,通过指针链接形成逻辑上的线性关系。
  • 核心操作:通过指针的重新指向实现插入/删除,无需移动其他元素。

优点

1.动态大小

  • 无需预先分配固定内存,可动态扩展或收缩,避免内存浪费。

2.高效插入/删除

  • 时间复杂度:o(1)(已知节点位置时,如头/尾操作)。
  • 仅需修改指针,无需移动其他元素(与数组的 o(n) 对比明显优势)。

3.灵活的存储结构

  • 适用于频繁修改的场景(如队列、图邻接表)。
  • 双向链表支持反向遍历,提升某些操作效率。

缺点

1.随机访问低效

  • 必须从头节点遍历,时间复杂度 o(n),而数组通过索引访问为 o(1)

2.额外内存开销

  • 每个节点需存储指针,占用额外空间(尤其是双向链表,每个节点多一个指针)。

3.缓存不友好

  • 内存非连续分布,导致 cpu 缓存命中率低,遍历效率低于数组。

4.代码复杂度

  • 需要手动管理指针,易出现内存泄漏或指针错误(如双向链表的指针维护)。

不同链表类型的对比

类型特点适用场景
单向链表每个节点仅指向下一个节点,内存占用较少简单插入/删除(如栈、lru缓存)
双向链表支持双向遍历,插入/删除更灵活,但内存占用更高频繁双向操作(如双向队列)
循环链表尾节点指向头节点,形成环,适合周期性操作(如轮询调度)循环队列、轮询任务管理

总结

  • 选择链表:需频繁插入/删除,且不依赖随机访问。
  • 选择数组:需快速访问元素,或内存紧凑性要求高。
  • 优化方向:结合哈希表(如设计 lru 缓存)可弥补链表访问效率问题。

以上为个人经验,希望能给大家一个参考,也希望大家多多支持代码网。

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