算法竞赛阶段二-数据结构（38）数据结构动态链表list

动态链表（List）的基本概念

动态链表是一种线性数据结构，通过节点间的指针连接实现动态内存分配。与数组不同，链表的大小可随需增减，插入和删除操作的时间复杂度为 O(1)（已知位置时），但随机访问需要 O(n) 时间。

常见动态链表类型

1. 单向链表
   每个节点包含数据和指向下一个节点的指针。

   class Node: def __init__(self, data): self.data = data self.next = None

2. 双向链表
   节点包含指向前驱和后继的指针，支持双向遍历。

   class Node: def __init__(self, data): self.data = data self.prev = None self.next = None

3. 循环链表
   尾节点指向头节点，形成闭环。

动态链表的操作

插入节点
在头部插入：

new_node = Node(data)new_node.next = headhead = new_node

在中间插入（已知前驱节点 prev_node）：

new_node.next = prev_node.nextprev_node.next = new_node

删除节点
删除头节点：

head = head.next

删除中间节点（已知前驱节点 prev_node）：

prev_node.next = prev_node.next.next

动态链表的优缺点

优点

• 内存按需分配，避免静态数组的浪费。
• 插入/删除高效，无需移动其他元素。

缺点

• 随机访问效率低。
• 需要额外空间存储指针。

动态链表的应用场景

• 实现栈、队列等抽象数据类型。
• 内存管理中的动态分配（如操作系统的空闲内存块管理）。
• 需要频繁插入/删除的场景（如实时系统）。

示例：单向链表的完整实现

class LinkedList: def __init__(self): self.head = None def append(self, data): new_node = Node(data) if not self.head: self.head = new_node return last = self.head while last.next: last = last.next last.next = new_node def print_list(self): current = self.head while current: print(current.data, end=\" -> \") current = current.next print(\"None\")

注意事项

• 动态链表需手动管理内存（如 C/C++ 中需释放节点）。
• 在 Python/Java 等语言中，垃圾回收机制自动处理内存释放。