数据结构——链表_双向链表是否可以不使用额外的数据节点保存

链表也是一种数据结构，相比较于数组，略显复杂。链表和数组都是非常基础、非常常用的数据结构。

1. 数组与链表的区别

从底层的存储结构上看，二者申请的内存空间不一样：

• 数组需要一块连续的内存空间来存储，对内存要求较高。

• 链表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。

例如，当我们申请一个100MB大小的数组，当内存空间中没有连续的、足够大的存储空间时，即便内存的剩余总可用空间大于100MB，仍然会申请失败。但如果我们申请的是100MB大小的链表时，就可以申请成功。
对比图如下：

2. 三种常见的链表结构

链表结构有很多种，但最常见的主要有如下三种：

1. 单链表

2. 双向链表

3. 循环链表

2.1 单链表

链表通过指针将一组零散的内存块串联在一起，我们将内存块称为链表的“结点”。为了将所有的结点串联在一起，每个链表的结点除了要存储数据之外，还需要记录链上的下一个结点的地址，如下图所示，将记录一个结点地址的指针叫作“后继指针next”。

从上面单链表的图中可以看到有两个结点比较特殊，分别是第一个结点和最后一个结点。我们习惯性的把第一个结点叫作头结点，最后一个结点叫作尾结点。

头结点用来记录链表中的基地址，可以根据头结点遍历得到整个链表。

尾结点的指针不是指向下一个结点，而是指向一个空地址NULL，表示这是链表上最后一个结点。

在链表中进行数据的插入和删除操作要比数组中高效。因为在数组中进行插入、删除操作时，为了保持内存数据的连续性，需要做大量的数据移动，时间复杂度是O(n)。而在链表中存储空间本身就不是连续的，不需要为了保持内存的连续性而移动大量的数据。

为了方便理解，看一张链表中数据插入和删除操作的图：

从图中可以看出，在链表的插入和删除操作中，我们只需要考虑相邻结点的指针改变，所以对应的时间复杂度是O(1)。

链表中数据的插入和删除比数组高效，但当需要随机访问第k个数据时，就没有数组高效。因为链表中的数据不是连续存储的，无法像数组那样，根据首地址和下标，通过寻址公式直接计算出对应的内存地址，而是需要根据指针一个结点一个结点依次遍历，直到找到对应的结点。

2.2 循环链表

循环链表的本质是一种特殊的单链表，与单链表的区别就是在尾结点。单链表中的尾结点指针指向空地址，表示这就是最后的结点。而循环链表的尾结点指针指向链表的头结点。