单链表的一些概念

链表是一种物理存储单元上非连续、非顺序的存储结构，由一系列结点组成，结点可以在运行时动态生成。每个结点包括两个部分：一个是存储数据元素的数据域，另一个是存储下一个结点地址的指针域。

一、链表概念

单链表是一种常见的线性数据结构，它由一系列节点组成，每个节点包含两部分：数据域和指针域。数据域用于存储数据，指针域则指向下一个节点。单链表的特点是节点在内存中是分散存储的，通过指针将它们连接起来，形成一个线性序列。

以下是单链表的一些关键特性和操作：

单链表的特点

1. 动态存储：单链表的节点可以根据需要动态分配和释放，不需要预先分配固定大小的存储空间。

2. 插入和删除操作高效：在单链表中插入或删除节点时，只需要修改相邻节点的指针，而不需要移动其他节点，时间复杂度为O(1)。

3. 随机访问效率低：单链表不支持随机访问，访问某个节点需要从头节点开始逐个遍历，时间复杂度为O(n)。

4. 占用额外空间：每个节点需要额外存储一个指针，因此会占用比数组更多的内存空间。

单链表的基本操作

1. 创建单链表

   • 可以通过头插法或尾插法创建单链表。

   • 头插法：每次新节点插入到头节点之后，时间复杂度为O(1)。

   • 尾插法：每次新节点插入到链表的尾部，需要维护一个尾指针，时间复杂度为O(1)。

2. 插入节点

   • 在指定位置插入节点，需要找到插入位置的前驱节点，然后修改指针。

3. 删除节点

   • 删除指定位置的节点，需要找到该节点的前驱节点，然后修改指针。

4. 查找节点

   • 从头节点开始逐个遍历，直到找到目标节点或到达链表末尾。

5. 遍历链表

   • 从头节点开始，依次访问每个节点，直到到达链表末尾。

6. 反转链表

   • 通过修改节点的指针方向，将链表的顺序反转。

7. 合并链表

   • 将两个有序链表合并为一个有序链表。

单链表的实现（C语言示例）

以下是单链表的基本实现代码：

#include 
#include 

// 定义节点结构
typedef struct Node {
    int data; // 数据域
    struct Node* next; // 指针域，指向下一个节点
} Node;

// 创建新节点
Node* createNode(int data) {
    Node* newNode = (Node*)malloc(sizeof(Node));
    newNode->data = data;
    newNode->next = NULL;
    return newNode;
}

// 插入节点（尾插法）
void insertNode(Node** head, int data) {
    Node* newNode = createNode(data);
    if (*head == NULL) {
        *head = newNode; // 如果链表为空，直接将新节点作为头节点
    } else {
        Node* temp = *head;
        while (temp->next != NULL) {
            temp = temp->next; // 找到尾节点
        }
        temp->next = newNode; // 将新节点插入到尾部
    }
}

// 打印链表
void printList(Node* head) {
    Node* temp = head;
    while (temp != NULL) {
        printf("%d -> ", temp->data);
        temp = temp->next;
    }
    printf("NULL\n");
}

// 主函数
int main() {
    Node* head = NULL; // 初始化空链表
    insertNode(&head, 10);
    insertNode(&head, 20);
    insertNode(&head, 30);
    printList(head); // 输出：10 -> 20 -> 30 -> NULL
    return 0;
}

单链表的应用场景

1. 动态数据集合：当数据大小不确定时，单链表可以动态扩展。

2. 内存管理：用于管理内存碎片，如操作系统中的空闲内存块管理。

3. 队列和栈的实现：通过单链表可以实现队列和栈的基本操作。

如果你有更具体的问题，比如单链表的某种操作或者实现细节，可以告诉我，我会进一步为你解答！

三、总结
常考的知识点：链表的插入，删除的关键语句、在头部插入，中间插入，尾部插入的时间复杂度，以及单链表和顺序表的区别

在链表尾部添加（addLast()）需要从头遍历，时间复杂度为O(n)
在链表头部添加（addFirst()），时间复杂度为O(1)
在链表任意位置添加(add(int index,E e))，平均情况下为O(n/2)=O(n)

单链表和顺序表的区别：

顺序表的优点：

元素可以随机存储
节省存储空间
元素位置可用一个简单、直观的公式表示并在常量时间内访问
顺序表的缺点：

在作插入或删除操作时，需要移动大量元素
单链表的优点：

链表是线性表的链式存储表示
链表中逻辑关系相邻的元素不一定在存储位置上相连，用一个链(指针)表示元素之间的邻接关系即：链表中结点的逻辑顺序和物理顺序不一定相同
在插入和删除时，不需要大量移动数据元素，只需找到结点，对该结点做删除和插入的工作即可
单链表的缺点：

在访问第i个位置的元素时，需遍历链表，不能想顺序表一样直接找到第i个位置