LinkList的底层数据结构及优缺点详解
作者：IT小鸟鸟
链表由节点组成,每个节点包含数据域和指针域,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,链表支持动态大小、高效插入/删除,但随机访问效率低,且需要手动管理指针
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脚本之家。