数据结构要点总结——04 双链表、循环单链表、循环双链表、静态链表、比较顺序表和链表_数据结构单链表,双链表,单循环链表,双循环链表对于哪些操作效率更高

上一小节中通过对线性表的链式存储的学习，我们认识到了单链表，或者叫做线性链表。

接下来就让我们来学习一下除了单链表之外的其他链表，包括双链表、循环链表、静态链表。最后我还会详细的总结一下顺序表和链表的区别。

1.单链表

首先来回顾一下单链表，要知道，单链表的结点包含两个域，一个是存放数据的数据域(data)，另一个就是存放指向后继节点指针的指针域（next）。

优点：

1. 插入和删除操作在特定位置时，时间复杂度较低，只需修改指针。
2. 存储空间按需分配，较为灵活。

缺点：

1. 只能单向遍历，查找特定元素的效率较低，最坏情况需要遍历整个链表。
2. 访问前驱节点较为困难。

2.双链表

如图，不同于单链表，双链表不仅仅具有一个指向后继指针的指针域，还有一个存放指向前驱结点的指针域（piror）。正因如此，双链表具有如下特性：

优点：

1. 可以双向遍历，查找、插入和删除操作在特定位置时更加灵活和高效。
2. 可以方便地获取前驱节点。

缺点：

1. 每个节点需要额外的空间来存储前驱指针，增加了存储空间的开销。

注意！！！因为结点的结构不同在操作代码方面，双链表也并不完全相同（相对于单链表）

1.在初始化双链表时需要将前后指针域都置空（展示使用的为类C语言代码）

bool InitDLinkLis(Dlinklist &L){
  L =(DNode *)malloc(sizeof(DNode)); //分配一个头结点
  if (L==NULL)//内存不足，分配失败
     return false;
  L->prior = NULL;//头结点的 prior 永远指向 NULL
  L->next = NULL;//头结点之后暂时还没有节点
  return true;
}

2.判断是否为空时考虑头节点的后继是否为空即可

//判断双链表是否为空(带头结点)
bool Empty(DLinklist L) {
   if (L->next == NULL)
      return true；
   else
   return false;
}

3.在插入和删除操作过程中还要考虑前驱指针的问题（以增加结点为例）,尾结点位置例外（没有后继指针）

//在p结点之后插入s结点
bool InsertNextDNode(DNode *p，DNode *s){
    s->next=p->next;//将结点*S插入到结点*p之后
    p->next->prior=s;
    s->prior=p;
    p->next=s;
    return true;
}

双链表总结：

3.循环单链表

循环单链表是单链表的一种变形，尾节点的指针指向头节点，形成一个环形结构。

优点：

1. 从任何一个节点出发都可以遍历整个链表。
2. 适用于需要循环处理链表元素的场景。

缺点：

1.在判断链表结束时需要特别处理，不能通过指针是否为空来判断。要通过头节点的next是否指向头节点来判断，如图：

4.循环双链表

循环双链表是双链表的循环形式，头节点的前驱指针指向尾节点，尾节点的后继指针指向头节点。

优点：

1. 结合了双链表和循环链表的优点，遍历、插入和删除操作都很方便。
2. 可以从任何一个节点开始双向循环遍历。

缺点：

1.存储空间开销相对较大。

2.判空操作和循环单链表一样。

5.静态链表（了解）

学到这，有的人开始发病，它想像顺序表一样为链表分配一片连续的物理地址空间，那么恭喜你发明了静态链表。

优点：

1. 可以在不使用指针的情况下实现链表的基本操作。
2. 便于在一些不支持指针操作的编程语言中模拟链表。

缺点：

1. 数组大小需要预先确定，可能造成空间浪费或不足。
2. 插入和删除操作可能相对复杂，需要移动大量元素来维护游标关系。

6.比较顺序表和链表

逻辑结构：

顺序表：逻辑上相邻的元素在物理存储位置上也相邻，元素之间的关系通过物理存储位置顺序体现。

链表：逻辑上相邻的元素在物理存储位置上不一定相邻，通过节点中的指针来表示元素之间的逻辑关系。

物理/存储结构：

顺序表：使用一组连续的存储单元来依次存储数据元素，存储位置是预先分配的，且容量固定。

 链表：节点可以分散存储在内存中的任意位置，通过指针将各个节点链接起来。

数据的运算/基本操作：

顺序表：

- 访问元素：可以通过下标直接访问，时间复杂度为 O(1)。

- 插入和删除：在中间位置进行插入和删除操作时，需要移动大量元素，平均时间复杂度为 O(n)。

链表：

- 访问元素：只能通过从头节点开始顺序遍历，平均时间复杂度为 O(n)。

- 插入和删除：只需修改指针，时间复杂度为 O(1)。

综上所述，顺序表适合频繁访问元素的操作，而链表适合频繁进行插入和删除操作的场景。！！具体使用哪种数据结构，需要根据具体的应用需求来决定。