链表详细教程
一、链表的基本概念
链表是一种线性数据结构，与数组不同的是，其元素并非存储在连续的内存空间中。链表的每个元素称为节点，每个节点包含两部分：一是存储的数据，二是指向其他节点的指针（或引用），通过这些指针，各个节点被串联起来，形成一个链状结构。
数组的元素存储在连续的内存空间，这使得数组可以通过下标直接访问任意元素，但当进行插入或删除操作时，需要移动大量元素，效率较低。而链表的元素通过指针连接，插入和删除元素时只需修改指针指向，无需移动大量元素，但访问元素时需要从头节点开始依次遍历，不能像数组那样直接通过下标访问。
二、链表的类型
（一）单链表
单链表是最简单的链表类型，每个节点只有一个指针，该指针指向其后继节点。单链表有一个头节点（通常不存储实际数据，仅作为链表的起始标志），头节点的指针指向第一个存储数据的节点，最后一个节点的指针为空（NULL），表示链表的结束。
（二）双链表
双链表的每个节点包含两个指针，一个指针指向其前驱节点，另一个指针指向其后继节点。这使得双链表可以方便地向前或向后遍历节点，相比单链表，在某些操作（如删除指定节点、查找前驱节点等）上更加高效。
（三）循环链表
循环链表的结构特点是最后一个节点的指针不指向空，而是指向头节点，形成一个环形结构。循环链表可以从任意节点开始遍历整个链表，在解决一些环形问题时非常有用，比如约瑟夫问题。
三、链表的基本操作
以下将以 C 语言为例，详细介绍链表的基本操作及实现。
（一）节点的定义
首先定义链表节点的结构体，以单链表为例：
（二）创建链表
创建链表通常有两种方式：头插法和尾插法。
Node* createListHead(int* arr, int n) {
for (int i = 0; i < n; i++) {
Node* newNode = (Node*)malloc(sizeof(Node));
Node* createListTail(int* arr, int n) {
for (int i = 0; i < n; i++) {
Node* newNode = (Node*)malloc(sizeof(Node));
（三）插入节点
以单链表为例，介绍在指定位置插入节点的操作。
Node* newNode = (Node*)malloc(sizeof(Node));
while (p != NULL && i < pos - 1) {
（四）删除节点
同样以单链表为例，删除指定位置的节点。
void deleteNode(Node** head, int pos) {
while (p != NULL && i < pos) {
（五）遍历链表
遍历链表并输出所有节点的数据。
void traverseList(Node* head) {
（六）查找节点
查找指定数据在链表中的位置。
int findNode(Node* head, int data) {
四、链表与数组的优缺点对比
（一）链表的优点
- 插入和删除操作灵活高效，不需要移动大量元素，只需修改指针指向，时间复杂度通常为 O (1)（在已知前驱节点的情况下）。
- 不需要预先分配固定大小的内存空间，可以根据需要动态分配内存，内存利用率较高。
（二）链表的缺点
- 访问元素时需要从头节点开始依次遍历，不能像数组那样通过下标直接访问，时间复杂度为 O (n)。
- 每个节点需要额外存储指针信息，消耗更多的内存空间。
（三）数组的优点
- 可以通过下标直接访问任意元素，访问效率高，时间复杂度为 O (1)。
（四）数组的缺点
- 插入和删除元素时需要移动大量元素，效率较低，时间复杂度为 O (n)。
- 需要预先分配固定大小的内存空间，可能会导致内存浪费或溢出。
五、链表的应用场景
- 实现栈和队列：链表可以方便地实现栈的 push 和 pop 操作，以及队列的 enqueue 和 dequeue 操作。
- 哈希表的冲突处理：在哈希表中，当发生哈希冲突时，常采用链表（链地址法）来存储冲突的元素。
- 图形结构的表示：在图的邻接表表示法中，每个顶点的邻接顶点通常用链表来存储。
- 频繁进行插入和删除操作的场景：如编辑器中的文本缓冲区，需要经常插入和删除字符，使用链表可以提高效率。
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