資料結構 鍊錶

2021-10-04 11:36:26 字數 2249 閱讀 8724

鍊錶不需要一塊連續的記憶體空間,它是通過"指標"將一組零散的記憶體塊串聯起來使用。

假如現在申請100m的陣列,如果沒有連續的記憶體空間,會申請失敗,但是申請100m的鍊錶,是可以成功的,說明鍊錶的儲存結構不需要連續的記憶體空間,只要記憶體滿足需求就可以。

1.單向鍊錶

鍊錶是通過指標將自足零散的記憶體塊串聯起來,每個記憶體塊稱為鍊錶的「結點」,每個「結點」除了儲存資料以外,還要記錄鏈的下乙個結點的位址。這個記錄下個結點的指標叫做後繼指標next

第乙個結點叫頭結點,頭結點記錄鍊錶的基位址。

最後乙個結點叫做尾結點,尾結點指向空值null,表示鍊錶的終點

鍊錶的插入和刪除操作,只需要考慮相鄰結點的指標改變,時間複雜度為o(1);

鍊錶的查詢操作,需要根據指標乙個結點乙個結點的遍歷,直到找到對應的結點,時間複雜度o(n)。

2.迴圈鍊錶

迴圈鍊錶是一種特殊的單鏈表。它跟單鏈表的區別在於尾結點,它的尾結點指標指向鍊錶的頭結點,像乙個環一樣首尾相連,所以叫迴圈鍊錶。

3.雙向鍊錶

支援雙向遍歷,更加靈活。

從結構上看,雙向鍊錶支援o(1)時間複雜度的情況下找到前驅結點,這個特點使得雙向鍊錶在某些情況下的插入、刪除操作逗比單向鍊錶更加高效、簡單。

鍊錶的刪除操作

第一種刪除,無論是單向鍊錶還是雙向鍊錶,都需要從頭結點開始乙個個的遍歷,直到找到給定值的結點,然後將其刪除。

單純刪除操作的時間複雜度為o(1),但是遍歷查詢的時間複雜度為o(n),所以執行該刪除操作的時間複雜度為o(n),這個很容易理解。

第二種刪除操作

這種情況下已經知道了要刪除的結點,但是要刪除該結點,需要知道其前驅結點,這時候雙向鍊錶優勢就體現出來了。

單向鍊錶是無法知道前驅結點的,要想知道,就得重新遍歷一遍,時間複雜度為o(n)

雙向鍊錶結點中已經儲存了前驅結點的指標,不需去重新遍歷一遍了,時間複雜度為o(1)

同理,如果插入乙個結點的話,雙向鍊錶時間複雜度為o(1),單向鍊錶為o(n)。

時間軟體開發中,雙向鍊錶比單向鍊錶更耗記憶體,但是應用卻比較廣泛,這裡有乙個用空間換時間的設計思想。

在記憶體空間相對較充足的情況下,如果更加追求**的執行速度,就可以選擇空間複雜度相對較高,但是時間複雜度相對很低的演算法或者資料結構。

相反,如果記憶體吃緊,例如**在手機或者微控制器,這時候就反過來用時間換空間的設計思路。

快取是一種提高資料讀取效能的技術,在硬體設計、軟體開發中廣泛應用,例如cpu快取、資料庫快取、瀏覽器快取等。

快取的大小有限,當快取被用滿時,哪些資料應該被清除,哪些應該被保留?需要快取的淘汰策略來決定。

快取淘汰策略

快取是假上就是用空間換時間設計思想。如果把資料放到硬碟上,會比較節省記憶體,但是每次查詢都需要詢問一次硬碟,比較慢。

如果通過快取技術,實現把資料載入到快取,雖然耗費記憶體空間,但是可以大大提高資料查詢的速度。

雙向鍊錶 + 迴圈鍊錶

時間複雜度

陣列鍊錶

插入和刪除

o(n)

o(1)

隨機訪問

o(1)

o(n)

陣列和鍊錶的對比不能只看時間複雜度

知識擴充套件:

1.arraylist的源**實現?

2.linkedlist的源**實現?

3.如何基於鍊錶實現lru快取淘汰演算法

思路:維護乙個單向鍊錶,越靠近鍊錶尾部的結點是越早之前訪問的,當乙個新的資料被訪問,從煉表頭遍歷鍊錶。

1.如果資料已經被鍊錶快取了,遍歷到這個結點後,將其從原來的位置刪除,再插入到鍊錶頭部。

2.如果不存在鍊錶中,分兩種情況:快取未滿,直接插入到頭結點;快取已滿,則刪除鍊錶尾結點,新的資料結點插入頭部。

可以看出該思路的時間複雜度為o(n)

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