[导读] 为啥取这么个题目，刨根问底？本文也未必刨到根了，也未必探到了底！可是笔者想要传达一个观点，一个态度！做为攻城狮而言，若是对某一个点感兴趣应尽可能深刻再深刻，忌浅尝辄止！刨根问底有百利而无一害。另外撰写刨根问底学算法系列文章，也是由于笔者非计算机专业计算机学的很是肤浅，读书时老师讲课感受更可能是学以至考，而非学以至用。故梳理学习以记之。web
若是读到本文的你恰好是在校学子，不妨扩散给你的同窗们，但愿能在读书的时候，不光学会会考，也尽可能尝试学着去用！算法
啥是链表？
链表是计算机科学中一种链式线性表，数据域为节点的一部分，每一个节点都指向下一个节点，从而在逻辑上造成一个链。编程
线性表 vs 非线性表
什么样的表是线性表？什么样的表又是非线性表呢？既然有线性表就必然有非线性表！数组
线性表：缓存
-
逻辑存储角度：这里线性是指逻辑上的线性，除了首位元素，其余元素从逻辑上是一对一逻辑上连起来的 -
访问遍历角度：访问元素是朝着逻辑上一个方向便可遍历访问全部元素
那么归纳起来讲就是一种数据元素按顺序或线性排列的数据结构，其中元素与它的上一个和下一个相邻，称为线性数据结构。在线性数据结构中，只涉及单层数据。所以，只能在一次运行中遍历全部元素。因为计算机内存以线性方式排列，所以线性数据结构易于实现。那么知足上面这样特性的，常见的数组、队列、栈、链表便是线性表。微信
非线性表：数据结构
数据元素不是按逻辑顺序或线性排列的数据结构称为非线性数据结构。在非线性数据结构中，不涉及单个级别。所以不能在朝一个逻辑方向遍历全部元素。与线性数据结构相比，非线性数据结构不容易实现。与线性数据结构相比，它能有效地利用计算机内存，在逻辑上一对多或者多对多的关系，好比树、图。app
| 线性数据结构 | 非线性数据结构 |
|---|---|
| 各元素都与它的上一个和下一个元素逻辑相连 | 数据元素是分层逻辑相连 |
| 仅单层结构 | 多层结构 |
| 易于实现 | 实现相对复杂 |
| 单循环遍历全部元素 | 单循环没法遍历全部元素 |
| 内存利用率较低 | 内存利用率较高 |
| 如数组、队列、栈、链表 | 如树、图 |
| 应用主要集中在应用软件开发方面 | 人工智能和图像处理方面有普遍的应用。 |
如何链？
Linked list（链表），从语义上理解，首先这玩意儿是一个表(list),是怎样的一个表呢？数据节点连接(Linked)起来的表！less
怎么链起来的呢？编辑器
逻辑上链起来的，这里有两种办法：
-
动态存储方法：动态申请节点内存，而后利用节点中的指针指向下一个节点，实现链。优势是存储节点数理论上无限制，不须要提早分配内存，仅受限于物理可用内存。但不易于调试。 -
静态存储方法：好比用数组实现。这种方法比较易于调试，缺点是不能动态分配节点，须要提早分配内存，存储节点有限。
对于动态存储方法而言，易于理解，一想到链表不少盆友都立马想到，设计一个节点，没增长一个链节点，动态申请节点大小内存，再把节点插入进链表便可。对于静态方法，可能经常以为并没啥用。事实上呢却否则。好比前面我写过一篇RT-Thread的小堆管理器的实现，便是采用了静态存储方法实现了链表。
可参阅：
为啥要链表？
探究计算机先辈为啥要发明这样一种数据结构呢？不妨拿最为普通的数组与链表作些对比，数组在存储信息的角度与链表从做用角度最为类型的一种线性数据，可是数组具备如下限制：
-
数组的大小是固定的：所以必须提早知道元素数量的上限。太小则应用时可能不够，过大则易浪费。 -
数组中插入新元素很是昂贵，由于必须为新元素建立空间，而且必须移动现有全部元素。CPU忙忙碌碌干了一堆无聊的搬运工工做。
而动态存储实现的链表则很好解决了这些缺陷：
-
动态申请、动态删除，高效利用内存，不易浪费 -
很是易于插入删除某一个元素
任何事物都具备两面性，不可能全是优势而完好点，链表也同样：
-
不容许随机访问。必须从第一个节点开始顺序访问元素。所以没法使用其默认实现对连接列表进行有效的二进制搜索。 -
链表的每一个节点都须要指向下一节点的指针的额外存储空间开销。 -
不适合缓存。因为数组元素是连续的位置，所以存在引用位置，能够实现缓存。而动态存储形式链表则地址是不连续的。
对于应用而言，必然是根据待解决的问题的特色进而选择合适的数据结构存储方式，不是说链表就高大上，从而鄙视最为普通的数组！
谈谈节点
实际应用中的数据节点，多是一个基本类型数据，也多是一个结构体，泛言之是一个广义抽象数据类型，好比：
typedef struct _T_ELEMENT{
int cmd;
float value;
int status;
}T_ELEMENT;
struct Node {
T_ELEMENT data;
struct Node* next;
};
若是你恰好在学习链表，准备用C语言撸一遍代码，建议用typedef定义一下抽象数据结构为节点数据域，这样代码将很容易变成一个可实用的轮子。
有哪些链表形式？
单向链表
单链表包含两个域：
-
数据信息域，存储有用信息。 -
next指针域，“next”字段指向节点行中的下一个节点。
链表最基本的结构是在每一个节点保存有用数据及下一个节点的地址，在最后一个节点保存一个特殊的结束标记，另外在一个固定的位置保存指向首节点的指针，应用中有时候也会储存指向最后一个节点的指针。通常查找一个节点的时候须要从第一个节点开始每次访问下一个节点，一直访问到须要的位置。可是也能够提早把一个节点的位置另外保存起来，而后直接访问。能够在单链表上执行的操做包括插入、删除和遍历。
双向链表
与单向链表相比，双向链表多了一个指向前一节点的指针：
双向链表也叫双链表。双向链表中不只有指向后一个节点的指针，还有指向前一个节点的指针。这样能够从任何一个节点访问前一个节点，固然也能够访问后一个节点，以致整个链表。通常是在须要大批量的另外储存数据在链表中的位置的时候用。双向链表也能够配合下面的其余链表的扩展使用。这样作好处显而易见，能够从任意节点遍历整个链表，可是须要额外为每一个节点申请一个指针的存储空间开销。
循环链表
循环链表中, 首节点和末节点被连接在一块儿。这种数据结构在单向和双向链表中均可以实现。要遍历一个循环链表，能够从任意一个节点沿着列表的任一方向直到返回开始的节点。循环链表能够被视为“无头无尾”。这种结构利于节约内存空间。
单向循环链表：
双向循环链表：
循环链表中第一个节点的前一个节点就是最后一个节点，反之亦然。循环链表的无边界
使得在这样的链表设计算法方面会比普通链表具备更大的自由度，带来更多的便利性。
总结一下
单向之优点：虽然双向链表和循环链表相比单链表具备一些优势，可是单向链表也有一些优势，在某些状况下更受欢迎。单链线性列表是一种递归数据结构，由于它包含一个指向同一类型的较小对象的指针。因为这个缘由，对单向链表的许多操做(好比合并两个列表，或者以相反的顺序枚举元素)一般具备很是简单的递归算法，比使用迭代命令的解决方案都要简单。虽然这些递归解决方案能够适用于双重链表和循环链表，但这些过程一般须要额外的参数和更复杂的基本操做。
双向vs单向：双向链表每一个节点须要额外的指针存储空间，并且其基本操做开销更大，因此这种易用性是有代价的，易用性体如今容许从两个方向对列表进行快速而简单的顺序访问。在双链表中，只要给定一个节点的地址，就能够在简单几步操做中插入或删除该节点。要在单链表中执行一样的操做，必须从首节点先遍历找到该节点的前一个节点。
应用而言：在Linux内核以及RTOS的任务调度管理中链表都有应用，实际编程中何时用，只须要明白数据结构的优点及劣势便可作出灵活的取舍。
本文辛苦原创总结，若是以为有价值也请帮忙点赞/在看/转发支持，不胜感激！
—END—
本文分享自微信公众号 - 嵌入式客栈（embInn）。
若有侵权，请联系 support@oschina.cn 删除。
本文参与“OSC源创计划”，欢迎正在阅读的你也加入，一块儿分享。