链表是一种通过指针串联在一起的线性结构，每一个节点由两部分组成，一个是数据域一个是指针域（存放指向下一个节点的指针），最后一个节点的指针域指向null（空指针的意思）。
链接的入口节点称为链表的头结点也就是head。
如图所示：
image.png

一、链表的类型

1.1 单链表

如上

1.2 双链表

单链表中的节点只能指向节点的下一个节点。
双链表：每一个节点有两个指针域，一个指向下一个节点，一个指向上一个节点。
双链表 既可以向前查询也可以向后查询。
如图所示：
image.png

1.3 循环链表

循环链表，顾名思义，就是链表首尾相连。
循环链表可以用来解决约瑟夫环问题。

image.png

二、链表的存储方式

了解完链表的类型，再来说一说链表在内存中的存储方式。
数组是在内存中是连续分布的，但是链表在内存中可不是连续分布的。
链表是通过指针域的指针链接在内存中各个节点。
所以链表中的节点在内存中不是连续分布的 ，而是散乱分布在内存中的某地址上，分配机制取决于操作系统的内存管理。
如图所示：
image.png
这个链表起始节点为2， 终止节点为7， 各个节点分布在内存个不同地址空间上，通过指针串联在一起。

三、链表的定义

这里给出C/C++的定义链表节点方式，如下所示：

  1. // 单链表
  2. struct ListNode {
  3.     int val;  // 节点上存储的元素
  4.     ListNode *next;  // 指向下一个节点的指针
  5.     ListNode(int x) : val(x), next(NULL) {}  // 节点的构造函数
  6. };

不定义构造函数，C++默认生成一个构造函数。
但是这个构造函数不会初始化任何成员变量，下面我来举两个例子：
通过自己定义构造函数初始化节点：

  1. ListNode* head = new ListNode(5);

使用默认构造函数初始化节点：

  1. ListNode* head = new ListNode();
  2. head->val = 5;

所以如果不定义构造函数使用默认构造函数的话，在初始化的时候就不能直接给变量赋值！

四、链表的操作

4.1 删除结点

删除D节点，如图所示：
image.png

  1. cur->next = cur->next->next;

只要将C节点的next指针 指向E节点就可以了。
那有同学说了，D节点不是依然存留在内存里么？只不过是没有在这个链表里而已。
是这样的，所以在C++里最好是再手动释放这个D节点，释放这块内存。
其他语言例如Java、Python，就有自己的内存回收机制，就不用自己手动释放了。

4.2 添加结点

如图所示：
image.png

  1. //头插
  2. ListNode* newnode = new ListNode(val);
  3. newnode->next = dummyHead->next;
  4. dummyHead->next = newnode;
  6. //尾插
  7. ListNode* node = new ListNode(val); //新建结点时默认指向NULL
  8. ListNode* cur = dummyHead->next;
  9. while(cur->next!=NULL)
  10.     cur = cur->next;
  11. cur->next = node;

可以看出链表的增添和删除都是O(1)操作，也不会影响到其他节点。
但是要注意，要是删除第五个节点，需要从头节点查找到第四个节点通过next指针进行删除操作，查找的时间复杂度是O(n)。

五、性能分析

image.png

数组在定义的时候，长度就是固定的，如果想改动数组的长度，就需要重新定义一个新的数组。
链表的长度可以是不固定的，并且可以动态增删， 适合数据量不固定，频繁增删，较少查询的场景。