线性表基本操作

数据在代码中被处理和操作的最小单位动作是增、删、查。他们是深入学习数据结构的根基，通过“增删查”操作，我们可以选择更合适的数据结构来解决实际工作中遇到的问题。例如几个客户端分别分别向服务端发送请求，服务端要采取先到先得的处理方式，应该如何设计数据结构呢？本文介绍数据结构之一，线性表。

1.什么是线性表

数据结构是数据的组织方式。那么线性表就是数据的组织方式之一。线性表是n个数据元素的有限列表，最常用的是链式表达，通常也叫作线性链表或链表。
在链表中存储的数据元素叫做结点，一个结点存储的就是一条数据记录。每个结点的结构包括两个部分：一是具体的数据值；二是指向下一结点的指针。

• 在链表最前面通常有个头指针用来指向第一个结点
• 最后一个结点的指针通常是空指针
  链表通常分为：单向链表、双向链表、循环链表、双向循环链表。

2.链表的基本操作

在这里主要介绍单向链表的增删查操作，其他类型的链表与此雷同，就不再重复介绍了。

2.1 增

链表在执行数据新增的时候非常容易，只需要把待插入结点的指针指向原指针的目标，把原来的指针指向待插入的结点，就可以了。如下图所示：

代码如下：

s.next = p.next;
p.next = s;

2.2 删

接下来删除操作。链表的删除操作跟新增操作一样，都是非常简单的。如果待删除的结点为 b，那么只需要把指向 b 的指针 （p.next），指向 b 的指针指向的结点（p.next.next）。如下图所示：

代码如下：

p.next = p.next.next;

2.3 查

最后，我们再来看看查找操作。我们在前面的课时中提到过，查找操作有两种情况：

• 第一种情况是按照位置序号来查找。

它和数组中的 index 是非常类似的。假设一个链表中，按照学号存储了 10 个同学的考试成绩。现在要查找出学号等于 5 的同学，他的考试成绩是多少，该怎么办呢？

其实，链表的查找功能是比较弱的，对于这个查找问题，唯一的办法就是一个一个地遍历去查找。也就是，从头开始，先找到学号为 1 的同学，再经过他跳转到学号为 2 的同学。直到经过多次跳转，找到了学号为 5 的同学，才能取出这个同学的成绩。

• 第二种情况是按照具体的值来查找。

同样，假设在一个链表中，存储了 10 个同学的考试成绩。现在要查找出是否有人得分为 95 分。链表的价值在于用指针按照顺序连接了数据结点，但对于每个结点的数值则没有任何整合。当需要按照数值的条件进行查找时，除了按照先后顺序进行遍历，别无他法。

因此，解决方案是，判断第一个结点的值是否等于 95：

如果是，则返回有人得分为 95 分；

如果不是，则需要通过指针去判断下一个结点的值是否等于 95。以此类推，直到把所有结点都访问完。

3.链表的翻转

例 1，链表的翻转。给定一个链表，输出翻转后的链表。例如，输入1 ->2 -> 3 -> 4 ->5，输出 5 -> 4 -> 3 -> 2 -> 1。

我们来仔细看一下这个问题的难点在哪里，这里有两种情况：

如果是数组的翻转，这会非常容易。原因在于，数组在连续的空间进行存储，可以直接求解出数组的长度。而且，数组可以通过索引值去查找元素，然后对相应的数据进行交换操作而完成翻转。

但对于某个单向链表，它的指针结构造成了它的数据通路有去无回，一旦修改了某个指针，后面的数据就会造成失联的状态。为了解决这个问题，我们需要构造三个指针 prev、curr 和 next，对当前结点、以及它之前和之后的结点进行缓存，再完成翻转动作。

while(curr){
    next = curr.next;
    curr.next = prev；
    prev = curr;
    curr = next;
}

4.链表的快慢指针

例 2，给定一个奇数个元素的链表，查找出这个链表中间位置的结点的数值。

这个问题也是利用了链表的长度无法直接获取的不足做文章，解决办法如下：

一个暴力的办法是，先通过一次遍历去计算链表的长度，这样我们就知道了链表中间位置是第几个。接着再通过一次遍历去查找这个位置的数值。

除此之外，还有一个巧妙的办法，就是利用快慢指针进行处理。其中快指针每次循环向后跳转两次，而慢指针每次向后跳转一次。

while(fast && fast.next && fast.next.next){
    fast = fast.next.next;
    slow = slow.next;
}

5. 总结

• 当数据的元素个数不确定，且需要经常进行数据的新增和删除时，那么链表会比较合适
• 当数据元素大小不确定，删除插入操作并不多，那么数组比较合适