什么是链表，链表是一种通过指针串联在一起的线性结构，每一个节点是又两部分组成，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）。

链接的入口点称为列表的头结点也就是head。

如图所示：
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链表的类型

接下来说一下链表的几种类型:

单向链表

刚刚说的就是单向链表。

双向链表

单向链表中的节点只能指向节点的下一个节点。
双向链表：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。

双向链表既可以向前查询也可以向后查询。

如图所示：
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循环链表

循环链表，顾名思义，就是链表首尾相连，整个链表形成一个环。

循环链表可以用来解决约瑟夫环问题。
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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。

链表的定义

链表节点的定义，很多同学在面试的时候都写不好。

这是因为平时在刷 LeetCode 的时候，链表的节点都默认定义好了，直接用就行了，所以同学们都没有注意到链表的节点是如何定义的。

而在面试的时候，一旦要自己手写链表，就写的错漏百出。

这里我给出 Java 的定义链表节点方式，如下所示：

  1. class ListNode {
  2.     int val;
  3.     ListNode next;
  5.     ListNode(int val) {
  6.         this.val = val;
  7.     }
  9.     ListNode(int val, ListNode next) {
  10.         this.val = val;
  11.         this.next = next;
  12.     }
  14.     @Override
  15.     public String toString() {
  16.         return "ListNode{" +
  17.                 "val=" + val +
  18.                 ", next=" + next +
  19.                 '}';
  20.     }
  21. }

有同学说了，我不定义构造函数行不行，答案是可以的，Java 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！

链表的操作

添加节点

如图所示：
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需要注意的是，如果要删除第五个节点，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)。

删除操作

删除D节点，如图所示：
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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。

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。

性能分析

再把链表的特性和数组的特性进行一个对比，如图所示：
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。

相信大家已经对链表足够的了解，后面我会讲解关于链表的高频面试题目。