双向循环链表
单链表与双链表对比在实际的软件开发中,从链表删除数据有两种情况: 一是删除节点中“值等于某个给定值”的结点; 二是删除给定指针指向的结点。 对于第一种情况,单链表和双链表都需要查找到值等于给定值的结点,然后将其删除,时间复杂度均为O(n)。 对于第二种情况,已经找到了要删除的结点,而删除前需要知道其前驱结点,对于单链表而言,还是需要从头结点遍历一次链表,其时间复杂度为O(n),对于双链表,时间复杂度为O(1)。 对于有序链表,双链表可以根据查找值与给定值的大小关系,决定向前或前后查找。 故双链表的应用更加广泛,主要是利用空间换时间的设计思想。如Java中的LinkedHashMap容器就运用了双链表。 当内存空间充足时,更加追求代码的执行速度,可以选择空间复杂度相对较高,但时间复杂度相对很低的算法或数据结构。相反,如果内存比较紧缺,如代码跑在手机或单片机上,这时候就要使用时间换空间的设计思想。即对于执行较慢的程序,可以通过消耗更多的内存进行优化;对于内存消耗过多的程序,可以通过消耗更多时间来降低内存的消耗。 链表与数组性能对比插入删除的时间复杂度:数组O(n),链表O(1)(还要分情况) 查询的时间复杂度:数组O(1),链表O(n) 数据使用的是连续内存空间,可以借助CPU的缓存机制,预读数组中的数据,访问效率更高。链表使用的是非连续内存空间,对CPU缓存机制不友好,没办法有效预读。 数组的缺点是大小固定,申请内存过大,容易导致内存不足,申请过小,容易导致不够用而需要扩容耗时。链表本身没有大小限制,天然支持扩容,但指针需要占用额外的存储空间,同时插入和删除操作会导致频繁的申请和释放内存,容易造成内存碎片。在Java中可能导致频繁的GC(垃圾回收)。 链表实现技巧理解指针或引用的含义:不管是指针或引用,都是存储所指对象的内存地址。将某个变量赋值给指针,实际上就是将这个变量的地址赋值给指针。或者说,指针存储了这个变量的内存地址,指向了这个变量,通过指针就能找到这个变量。 如:p->next=q。这行代码是说,p 结点中的 next 指针存储了q结点的内存地址 p->next=p->next->next。这行代码表示,p结点的next指针存储了p结点的下下一个结点的内存地址 警惕指针丢失或内存泄漏:插入结点时,一定要注意操作顺序。如在a、b结点插入x结点时,先将x的next指针指向结点b,在将a的next指针指向结点x,才不会丢失指针,导致内存泄漏。删除链表结点时,一定要记得手动释放内存空间。否则也会出现内存泄漏的问题。 利用哨兵简化实现难度:针对链表的插入、删除操作,需要对插入第一个结点和删除最后一个结点的情况作特殊处理,实现会很繁琐,而且也很容易考虑不全。为此,引入哨兵,不管链表是否为空,head指针会一直指向哨兵结点(头结点)。 重点留意边界条件处理:在一些边界或异常情况下,代码最容易产生bug。在代码编写完成后,一定要检查边界条件是否考虑全面。对于链表需要考虑以下几个边界情况: 实际上,不光光是写链表代码,你在写任何代码时,也千万不要只是实现业务正常情况下的功能就好了,一定要多想想,你的代码在运行的时候,可能会遇到哪些边界情况或者异常情况。遇到了应该如何应对,这样写出来的代码才够健壮! 举例画图,辅助思考:看图写代码,可以释放脑容量,留出更多的时间进行逻辑思考。 多写多练,没有捷径:多写几遍,出问题就一点一点调试,熟能生巧 常见的链表操作- 单链表反转
- 链表中环的检测
- 两个有序链表的合并
- 删除链表倒数第n个结点
- 求链表的中间节点
经典应用场景--LRU缓存淘汰算法缓存是一种提高数据提取性能的技术,如CPU缓存、数据库缓存、浏览器缓存等 缓存有大小限制,当缓存被用满时,需要缓存淘汰策略对数据进行清理,腾出空间。 常见的缓存策略有三种:先进先出策略 FIFO(First In,First Out)、最少使用策略 LFU(Least Frequently Used)、最近最少使用策略 LRU(Least Recently Used) 实现方式:可以用有序的单链表,最近的数据放在头部,之前的数据放在尾部,如果空间不足,就删除尾部节点,同时链表头部插入新的数据。
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