2.2 链表(一)

五花八门的链表结构

链表比数组稍微复杂一点。
同样是非常基础非常常用的数据结构。

链表不需要一块连续的内存空间,通过"指针"将一组零散的内存块串联起来使用。

三种常用的链表:单链表、双链表和循环链表。

单链表:
存在头结点和尾结点,尾结点指向空地址NULL。

链表的插入和删除操作不需要为了保存内存的连续性而搬移节点。插入和删除操作只需要考虑相邻节点的指针改变,所以对应的时间复杂度为O(1).

同时因为数据并非连续存储,链表的随机访问没有数组那么高效,需要根据指针一个节点一个节点得一次遍历,需要O(n)的时间复杂度。

循环链表:特殊的单链表,尾结点指针指向头节点,首尾相连。当处理的数据具有环形结构特点时,优先考虑。

双向链表:每个节点不止有一个后继指针next指向后面的节点,还有一个前驱指针prev指向前面的节点。虽然两个指针比较浪费存储空间,但是支持双向遍历。

删除操作:
单纯的删除操作复杂度是O(1),但是遍历找到节点的时间为O(n),所以根据假发法则,删除指定节点的的总时间复杂度为 O(n).

如果要删除了指定节点p后,我们需要找到p的前驱节点o,并把其指向p的后继节点q。

双向指针有效避免了以上的问题,双链表删除指定节点只需要O(1).

新增同理。如java设计的LinkedHashMap也使用了双向链表这种数据结构。

注意设计思想:空间换时间、时间换空间。

链表VS数组

image.png

注意 链表的频繁插入、删除操作会导致频繁的内存申请和释放,容易造成内存碎片,在java中则会导致频繁的GC.

开篇问题

如何用链表来实现LRU缓存淘汰策略呢?

Least Frequently Used: 最近最不常用算法,根据数据的历史访问频率来淘汰数据
核心思想是:
最近使用频率高的数据很大概率将会再次被使用,而最近使用频率低的数据,很大概率不会再使用。

当访问的数据没有存储在缓存的链表中时,直接将数据插入链表表头,需要比较数据,时间复杂度为O(N);
当访问的数据存在于存储的链表中时,将该数据对应的节点,插入到链表表头,时间复杂度为O(n)。
如果缓存被占满,则从链表尾部的数据开始清理,时间复杂度为O(n)。

此文章为2月Day2学习笔记,内容来源与极客时间《数据结构与算法之美》

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