[数据结构与算法]数据结构_链表

数据结构_LinkedList链表

前言：

1. 此类笔记仅用于个人复习，内容主要在于记录和体现个人理解，详细还请结合bite课件、录播、板书和代码。
2. 宁愿多花精力在做提前进行分析，也不想做错了再进行调试
3. 形参是实参的拷贝，形参的改变不影响实参。若在函数重要影响实参，就要传实参的地址作为形参，再通过解引用地址来影响实参 <要改变谁，就传谁的地址><比如函数中想改变实参int类型的变量，就要传它的地址int*；要改变int *，就要传二级指针int **>
4. 第三条👆非常非常重要，理解了的话在链表这里就能绕明白了，在指针方面的理解也算是比较到位了

文章目录

• • • 数据结构_LinkedList链表
  • @[toc]
  • • • 为什么要使用链表（顺序表的局限性）
      • 链表
      • • 链表的概念
        • 链表的分类
        • 单链表的实现
        • • 因为本人太懒了所以不想再写一遍了，此处放上我写的用C++实现的带头单向不循环链表
        • 链表OJ
      • 结束

为什么要使用链表（顺序表的局限性）

顺序表的优点：

连续物理空间，方便通过下标随机访问

缺点：

1. 插入数据，空间不足时需要扩容，扩容有性能消耗
2. 头部或中间位置插入或删除数据，需要挪动其他数据，效率较低
3. 可能存在一定的空间占用，浪费空间；不能按需申请和释放空间

基于顺序表的局限性，就设计出了链表

链表

链表的概念

链表是一种在物理存储结构上非顺序非连续的存储结构，数据元素的逻辑结构是通过链表中的指针链接实现的

链表的基本结构：

1. 存储的数据元素
2. 链表结构体指针（指向下一个链表的节点<或称结点>或NULL）

节点/结点：在数据结构中，每一个数据节点/结点对应一个存储单元，节点/结点就是存储单元的地址（比如在链表里，结点就是链表结构体的地址）

注意：

1. 从上图中可以看出，链式结构在逻辑上一定是连续的，但在物理（存储）上不一定是连续的
2. 现实中的结点一般都是从堆上申请出来的
3. 从堆上申请的空间，都是按照一定的策略进行分配的，两次申请的空间可能连续，可能不连续

链表的分类

1. 单向或双向

2. 带头或不带头

3. 循环或非循环

最常见的两种结构：

1. 无头单向非循环链表：结构比较简单，一般不会单独用来存储数据用。更多情况下是作为其他数据结构的子结构，比如哈希桶、图的邻接表等。另外这种结构在面试题中出现的概率比较高。
2. 带头双向循环链表：结构最复杂，一般用来单独存储数据用。实际中使用的链表数据结构，都是带头双向循环链表。另外这个结构虽然结构复杂，但是使用代码实现以后会发现结构会带来很多优势，实现反而比较简单了，后面我们代码实现了就知道了。

单链表的实现

因为本人太懒了所以不想再写一遍了，此处放上我写的用C++实现的带头单向不循环链表

数据结构_SinglyLinkedList(C++.md

链表OJ

复制带随机指针的链表

复制一个新的链表，除了要求存储的数据data与原链表一致，还要求链表内每个结点的random指向的相对位置不变

由于链表的结点都是malloc出来的，因此每个结点的地址都是随机的，只能通过相对关系来找到random指向的结点

思路一：

遍历原链表第一遍，创建一个新链表，把data数据复制过去

再用一个指针遍历一遍原链表，每到达一个结点A记录下它在链表中的位置，并跳转到random指向的结点B，再由另一个结点从链表头开始，直到走到random跳转之后的结点，记录下来结点B在链表位置，这样就可以得到结点A和它的random指向的结点B的相对位置关系。再在新链表中根据关系令random指向相应的结点。

最后返回新链表

缺点：过程太繁琐

于是就有了，思路二：

直接在原来链表的基础上创建复制结点，每个复制结点就在原结点后面，然后把下一个原结点连接在复制结点后面

创造拷贝结点，链接到原链表原结点的后面，并复制val的值

方法一：定义一个cur用来遍历原链表，定义一个copy指针用作拷贝

让copy=cur->next , cur->next=copy, cur= copy->next

	struct Node *cur = head;
 while(cur)
 {
     struct Node *copy = (struct Node *)malloc(sizeof(struct Node));
     copy->val = cur->val;
     copy->next = cur->next;
     cur->next = copy;
     cur = copy->next;
 }

注意这里是对于链表进行的拷贝，而不是简单的进行链表的链接，因此需要构造新的结点再进行拷贝

方法二：定义一个cur用来遍历原链表，一个next来找cur的next，一个copy用作拷贝

有了next就不用在乎拷贝顺序了

next=cur->next, cur-> next=copy, copy->next= next

链接拷贝结点的random

copy->random指向前面cur->random->next

以为cur->random的后一个就是它的copy，这样直接就找到了相对位置的copy

如果cur->random指向NULL，copy->random直接指向NULL

	struct Node *copy = NULL;
    cur = head;
    while(cur)
    {
        copy = cur->next;
        if(cur->random == NULL)
        {
            copy->random = NULL;
        }
        else
        {
            copy->random = cur->random->next;
        }
        cur = copy->next;
    }

把copy从原链表中解下来，形成复制链表，把原链表连回去

创建拷贝链表的头指针copyHead还有尾指针copyTail

尾指针是为了尾插结点，头指针是为了定位

创建一个next指针便于再原链表上辅助copy和cur移动

copy将值赋给拷贝链表，cur负责连接原链表

 	cur = head;
    struct Node *copyHead = NULL;
    struct Node *copyTail = NULL;
    while(cur)
    {
        struct Node *copy = cur->next;
        struct Node *next = copy->next;

        cur->next = next;

        if(copyTail == NULL)
        {
            copyHead = copyTail = copy;
        }
        else
        {
            copyTail->next = copy;
            copyTail = copyTail->next;
        }
        cur = next;
    }
    return copyHead;

可以看成构建新的链表

//源代码
struct Node* copyRandomList(struct Node* head) 
{
	struct Node *cur = head;
    //创造拷贝结点，链接到原链表的结点后面，并复制val的值
    while(cur)
    {
        struct Node *copy = (struct Node *)malloc(sizeof(struct Node));
        copy->val = cur->val;
        copy->next = cur->next;
        cur->next = copy;
        cur = copy->next;
    }
    //连接拷贝结点的random
    struct Node *copy = NULL;
    cur = head;
    while(cur)
    {
        copy = cur->next;
        if(cur->random == NULL)
        {
            copy->random = NULL;
        }
        else
        {
            copy->random = cur->random->next;
        }
        cur = cur->next->next;
    }
    //把copy从原链表中解下来，形成复制链表，把原链表连回去
    cur = head;
    struct Node *copyHead = NULL;
    struct Node *copyTail = NULL;
    while(cur)
    {
        struct Node *copy = cur->next;
        struct Node *next = copy->next;

        cur->next = next;

        if(copyTail == NULL)
        {
            copyHead = copyTail = copy;
        }
        else
        {
            copyTail->next = copy;
            copyTail = copyTail->next;
        }
        cur = next;
    }
    return copyHead;
}

结束

That’s all, thanks for reading!💐