数据结构与算法 第2章 链表

链表是一种重要的数据结构，主要用于解决顺序存储结构的不足，比如在顺序存储中，当需要插入或删除元素时，可能需要移动大量元素，且需要预先分配最大存储空间，导致存储空间利用率低，以及表的容量难以扩充。链表通过链接元素的方式避免了这些问题。 链表主要分为单链表和循环单链表。单链表是一种线性链表，它的存储结构由一系列节点组成，每个节点包含两个域：数据域用于存储元素信息，指针域则存储直接后继元素的存储位置。例如，线性表(ZHAO, QIAN, SUN, LI, ZHOU, WU, ZHENG, WANG)的单链表存储结构中，每个节点包含一个元素和一个指针，头指针指示链表的第一个节点，最后一个节点的指针为空(NULL)。 循环单链表则有所不同，它的最后一个节点的指针域不为空，而是指向头节点，形成一个闭合的循环，这使得遍历链表可以从任一节点开始，提高了灵活性。 在C语言中，单链表可以用结构体和指针来描述，定义一个结构体Node，包含数据域elemtype data和指针域struct Node *next，然后定义类型LinkList和指针变量h, p来表示链表及其节点。 链表的主要操作包括查找、插入和删除。查找操作从头指针开始，逐个比较直到找到目标元素，时间复杂度为O(n)。插入元素时，可以在链头或链尾进行，链头插入只需修改头指针，而链尾插入需要遍历到链尾，时间复杂度为O(1)至O(n)。删除元素时，需要找到要删除节点的前驱节点，因此时间复杂度也是O(1)至O(n)，具体取决于删除的位置。 链表的运算效率分析表明，虽然线性链表的查找效率较低，但插入和删除操作相对高效，因为它们主要涉及指针的修改，不需要移动元素。插入和删除的时间复杂度通常为O(1)，但特定情况如在链头或链尾外的位置插入或删除，需要遍历链表，时间复杂度会提高到O(n)。 链表作为非顺序存储结构，提供了一种灵活的数据组织方式，尤其在需要频繁插入和删除元素，且对元素访问顺序不敏感的情况下，链表是十分有效的数据结构。