为什么有人想要使用链表而不是数组?

毫无疑问,编码一个链表比使用数组要多一些工作,人们可能会想知道如何才能证明这些额外的工作是合理的。

我认为在链表中插入新元素是微不足道的,但在数组中这是一个主要的任务。与将数据存储在数组中相比,使用链表存储一组数据还有其他优点吗?

这个问题不是这个问题的重复,因为另一个问题是专门问一个特定的Java类,而这个问题是关于一般数据结构的。


当前回答

在数组中,您有权限在O(1)时间内访问任何元素。所以它适用于二进制搜索、快速排序等操作。链表则适合于插入删除,因为它在O(1)时间内。两者都有优点和缺点,选择一种而不是另一种归结为您想要实现什么。

—更大的问题是,我们能有一个两者的混合体吗?类似于python和perl实现的列表。

其他回答

除了插入到列表中间更容易之外——从链表中间删除也比从数组中删除容易得多。

但坦率地说,我从未使用过链表。每当我需要快速插入和删除时,我也需要快速查找,所以我使用HashSet或Dictionary。

除了在列表中间进行添加和删除之外,我更喜欢链表,因为它们可以动态地增长和收缩。

假设您有一个有序集,您还想通过添加和删除元素来修改它。此外,您需要能够以这样的方式保留对元素的引用,以便稍后可以获得前一个或下一个元素。例如,一本书中的待办事项列表或一组段落。

首先,我们应该注意到,如果您想在集合本身之外保留对对象的引用,那么您可能最终会将指针存储在数组中,而不是存储对象本身。否则你将无法插入到数组中-如果对象嵌入到数组中,它们将在插入期间移动,并且任何指向它们的指针都将无效。数组下标也是如此。

您的第一个问题,正如您自己所注意到的,是插入链表允许插入O(1),但数组通常需要O(n)。这个问题可以部分克服——可以创建一种数据结构,提供类似数组的按顺序访问接口,其中读和写在最坏的情况下都是对数的。

Your second, and more severe problem is that given an element finding next element is O(n). If the set was not modified you could retain the index of the element as the reference instead of the pointer thus making find-next an O(1) operation, but as it is all you have is a pointer to the object itself and no way to determine its current index in the array other than by scanning the entire "array". This is an insurmountable problem for arrays - even if you can optimized insertions, there is nothing you can do to optimize find-next type operation.

我将添加另一个-列表可以充当纯函数式数据结构。

例如,您可以让完全不同的列表共享相同的结束部分

a = (1 2 3 4, ....)
b = (4 3 2 1 1 2 3 4 ...)
c = (3 4 ...)

例如:

b = 4 -> 3 -> 2 -> 1 -> a
c = a.next.next  

不需要把a指向的数据复制到b和c中。

这就是为什么它们在函数式语言中如此受欢迎的原因,函数式语言使用不可变变量——前置和尾部操作可以自由发生,而无需复制原始数据——当您将数据视为不可变时,这是非常重要的特性。

链表是一个动态的数据结构,因此它可以在运行时通过分配和释放内存来增长和收缩。所以不需要给出链表的初始大小。插入和删除节点非常容易。

2-链表的大小可以在运行时增加或减少,因此没有内存浪费。在数组的情况下,有很多内存浪费,比如如果我们声明一个大小为10的数组,只存储6个元素,那么4个元素的空间就浪费了。链表中不存在这样的问题,因为只有在需要时才分配内存。

3-数据结构,如堆栈和队列可以很容易地实现使用链表。