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2023-08-06 23:19:37 +08:00
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```python title="array.py"
# 初始化数组
arr: List[int] = [0] * 5 # [ 0, 0, 0, 0, 0 ]
nums: List[int] = [1, 3, 2, 5, 4]
arr: list[int] = [0] * 5 # [ 0, 0, 0, 0, 0 ]
nums: list[int] = [1, 3, 2, 5, 4]
```
=== "Go"

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# 链表
内存空间是所有程序的公共资源,排除已被占用的内存空间,空闲内存空间通常散落在内存各处。在上一节中,我们提到存储数组的内存空间必须是连续的,而当我们需要申请一个非常大的数组时,空闲内存中可能没有这么大的连续空间。与数组相比,链表更具灵活性,它可以被存储在非连续的内存空间中。
内存空间是所有程序的公共资源,排除已被占用的内存空间,空闲内存空间通常散落在内存各处。在上一节中,我们提到存储数组的内存空间必须是连续的,而当需要申请一个非常大的数组时,空闲内存中可能没有这么大的连续空间。与数组相比,链表更具灵活性,它可以被存储在非连续的内存空间中。
「链表 Linked List」是一种线性数据结构其每个元素都是一个节点对象各个节点之间通过指针连接从当前节点通过指针可以访问到下一个节点。**由于指针记录了下个节点的内存地址,因此无需保证内存地址的连续性**,从而可以将各个节点分散存储在内存各处。
链表「节点 Node」包含两项数据一是节点「值 Value」二是指向下一节点的「指针 Pointer」或称「引用 Reference」。
链表中的「节点 Node」包含两项数据一是节点「值 Value」二是指向下一节点的「指针 Pointer」或称「引用 Reference」。
![链表定义与存储方式](linked_list.assets/linkedlist_definition.png)
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```
!!! question "尾节点指向什么?"
我们将链表的最后一个节点称为「尾节点」,其指向的是“空”,在 Java, C++, Python 中分别记为 $\text{null}$ , $\text{nullptr}$ , $\text{None}$ 。在不引起歧义的前提下,本书都使用 $\text{None}$ 来表示空。
!!! question "如何称呼链表?"
在编程语言中,数组整体就是一个变量,例如数组 `nums` ,包含各个元素 `nums[0]` , `nums[1]` 等等。而链表是由多个节点对象组成,我们通常将头节点当作链表的代称,例如头节点 `head` 和链表 `head` 实际上是同义的。
我们将链表的首个节点称为「头节点」,最后一个节点称为「尾节点」。尾节点指向的是“空”,在 Java, C++, Python 中分别记为 $\text{null}$ , $\text{nullptr}$ , $\text{None}$ 。在不引起歧义的前提下,本书都使用 $\text{None}$ 来表示空。
**链表初始化方法**。建立链表分为两步,第一步是初始化各个节点对象,第二步是构建引用指向关系。完成后,即可以从链表的头节点(即首个节点)出发,通过指针 `next` 依次访问所有节点。
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```
在编程语言中,数组整体是一个变量,比如数组 `nums` 包含元素 `nums[0]` , `nums[1]` 等。而链表是由多个分散的节点对象组成,**我们通常将头节点当作链表的代称**,比如以上代码中的链表可被记做链表 `n0` 。
## 链表优点
**链表中插入与删除节点的操作效率高**。例如,如果我们想在链表中间的两个节点 `A` , `B` 之间插入一个新节点 `P` ,我们只需要改变两个节点指针即可,时间复杂度为 $O(1)$ ;相比之下,数组的插入操作效率要低得多。
**链表中插入与删除节点的操作效率高**。如果我们想在链表中间的两个节点 `A` , `B` 之间插入一个新节点 `P` ,我们只需要改变两个节点指针即可,时间复杂度为 $O(1)$ ;相比之下,数组的插入操作效率要低得多。
![链表插入节点](linked_list.assets/linkedlist_insert_node.png)
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## 链表缺点
**链表访问节点效率较低**。如上节所述,数组可以在 $O(1)$ 时间下访问任意元素。然而链表无法直接访问任意节点,这是因为系统需要从头节点出发,逐个向后遍历直至找到目标节点。例如,若要访问链表索引为 `index`(即第 `index + 1` 个)的节点,则需要向后遍历 `index` 轮。
**链表访问节点效率较低**。如上节所述,数组可以在 $O(1)$ 时间下访问任意元素。然而链表无法直接访问任意节点,因为程序需要从头节点出发,逐个向后遍历直至找到目标节点。也就是说,如果想要访问链表中第 $i$ 个节点,则需要向后遍历 $i - 1$ 轮。
=== "Java"
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[class]{}-[func]{access}
```
**链表的内存占用较大**。链表以节点为单位,每个节点除了保存值之外,还需额外保存指针(引用)。这意味着在相同数据量的情况下,链表比数组需要占用更多的内存空间。
**链表的内存占用较大**。链表以节点为单位,每个节点除了包含值,还需额外保存下一节点的引用(指针)。这意味着在相同数据量的情况下,链表比数组需要占用更多的内存空间。
## 链表常用操作

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```python title="list.py"
# 初始化列表
# 无初始值
list1: List[int] = []
list1: list[int] = []
# 有初始值
list: List[int] = [1, 3, 2, 5, 4]
list: list[int] = [1, 3, 2, 5, 4]
```
=== "Go"
@@ -646,7 +646,7 @@
```python title="list.py"
# 拼接两个列表
list1: List[int] = [6, 8, 7, 10, 9]
list1: list[int] = [6, 8, 7, 10, 9]
list += list1 # 将列表 list1 拼接到 list 之后
```