[第三章] 链表

注：此专栏内容主要参考极客时间-数据结构与算法之美

1. 概念

链表与数组相反，它并不需要一块连续的内存空间，它通过“指针”将一组零散的内存块串联起来使用；

常见的三类链表：单链表、双向链表、循环链表

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2.链表特点

• 链表中插入或者删除一个数据，我们并不需要为了保持内存的连续性而搬移结点，因为链表的存储空间本身就不是连续的。所以，在链表中插入和删除一个数据是非常快速的。
• 链表要想随机访问第 k 个元素，就没有数组那么高效了，，而是需要根据指针一个结点一个结点地依次遍历，直到找到相应的
  结点。
• 链表随机访问的性能没有数组好，需要 O(n) 的时间复杂度

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3. 单链表

第一个结点叫作头结点，把最后一个结点叫作尾结点。
头结点用来记录链表的基地址。 尾节点指针指向的是一个空地址Null；

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4.循环链表

循环链表的尾结点指针是指向链表的头结点。

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5.双向链表

双向链表，支持两个方向，每个结点不止有一个后继指针 next 指向后面的结点，还有一个前驱指针 prev 指向前面的结点。

• 双向链表可以支持 O(1) 时间复杂度的情况下找到前驱结点，正是这样的特
  点，也使双向链表在某些情况下的插入、删除等操作都要比单链表简单、高效；
• LinkedHashMap就是双向链表的结构；
• 双向循环链表
  

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6.数组与链表

1. 时间复杂度
   

2. 数组简单易用，使用的是连续的内存空间，可以借助 CPU 的缓存机制，访问效率更高。而链表在内存中并不是连续存储，所以对 CPU 缓存不友好，没办法有效预读；

3. 链表天然支持动态扩容

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7.常见的缓存淘汰策略

先进先出策略 FIFO（First In，FirstOut）
最少使用策略 LFU（Least Frequently Used）
最近最少使用策略 LRU（Least Recently Used）

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8.链表实现LRU思路

1. 维护一个链表，保存要被调用的数据,数量是n。其中，越“早”被使用数据，越排在链表尾部；
2. 当有一个数据被使用时，先与链表中保存的数据进行比较

• 如果数据已存在链表，将数据挪到链表头部；
• 如果数据不存在链表，看链表是否已满，如果已满，对链表尾部进行删除，如果未满，插入链表头部；

3. 不管链表是否满了，都需要遍历与链表中的原数据进行比较，所以时间复杂度是O(n)

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9.编写链表代码注意点

• 如果链表为空时，代码是否能正常工作？
• 如果链表只包含一个结点时，代码是否能正常工作？
• 如果链表只包含两个结点时，代码是否能正常工作？
• 代码逻辑在处理头结点和尾结点的时候，是否能正常工作？

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10.数组、链表代码练习（待续）

• 单链表判断回文字
• 单链表反转
• 链表中环的检测
• 两个有序的链表合并
• 删除链表倒数第 n 个结点
• 求链表的中间结点

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