算法入门之链表简介

链表是一种物理存储单元上非连续、非顺序的存储结构，数据元素的逻辑顺序是通过链表中的指针链接次序实现的。链表由一系列结点（链表中每一个元素称为结点）组成，结点可以在运行时动态生成。每个结点包括两个部分：一个是存储数据元素的数据域，另一个是存储下一个结点地址的指针域。相比于线性表顺序结构，操作复杂。由于不必须按顺序存储，链表在插入的时候可以达到O(1)的复杂度，比另一种线性表顺序表快得多，但是查找一个节点或者访问特定编号的节点则需要O(n)的时间，而线性表和顺序表相应的时间复杂度分别是O(logn)和O(1)。

链表有很多种不同的类型：单向链表，双向链表以及循环链表。链表可以在多种编程语言中实现。像Lisp和Scheme这样的语言的内建数据类型中就包含了链表的存取和操作。程序语言或面向对象语言，如C,C++和Java依靠易变工具来生成链表。

使用链表结构可以克服数组链表需要预先知道数据大小的缺点，链表结构可以充分利用计算机内存空间，实现灵活的内存动态管理。但是链表失去了数组随机读取的优点，同时链表由于增加了结点的指针域，空间开销比较大。

链表的优点

1. 插入与删除操作方便：与数组和线性表相比，链表的插入和删除操作不需要移动大量的元素，只需要改变指针即可。在动态数据结构中，如动态数组或动态列表中，我们无法预先知道需要多少空间来存储数据。而使用链表可以动态地分配内存，从而克服了这个缺点。
2. 内存利用率高：由于链表的元素是分散在内存中的，因此可以更充分地利用内存空间。与数组不同，链表不需要预留额外的空间来处理元素的扩容问题。
3. 适用于大型数据集：对于大型数据集来说，使用链表可以节省大量的内存空间。因为链表的元素是分散在内存中的，所以只需要为实际使用的元素分配内存即可。

链表的缺点

1. 查找效率低：由于链表的元素在内存中是分散的，因此查找某个元素需要从链表的头部开始遍历，直到找到该元素为止。与数组和线性表相比，链表的查找效率较低。
2. 空间开销大：每个元素都需要额外的空间来存储指针信息。因此，与数组和线性表相比，链表的空间开销较大。
3. 不支持随机访问：由于链表的元素在内存中是分散的，因此无法像数组一样通过索引直接访问某个元素。需要从链表的头部开始遍历，直到找到该元素为止。

总的来说，选择使用哪种数据结构（数组、链表、哈希等）取决于具体的需求和场景。对于需要频繁插入和删除操作的数据结构来说，使用链表可能会更加合适；对于需要频繁查找和随机访问的数据结构来说，使用数组可能会更加合适。