前言

内存空间是所有程序的公共资源，在一个复杂的系统运行环境下，空闲的内存空间可能散落在内存各处。我们知道，存储数组的内存空间必须是连续的，而当数组非常大时，内存可能无法提供如此大的连续空间。此时链表的灵活性优势就体现出来了。「链表 linked list」是一种线性数据结构，其中的每个元素都是一个节点对象，各个节点通过“引用”相连接。引用记录了下一个节点的内存地址，通过它可以从当前节点访问到下一个节点。链表的设计使得各个节点可以分散存储在内存各处，它们的内存地址无须连续。

链表相关操作

#include <iostream>// 定义链表节点
struct Node {int data;Node* next;Node(int value) : data(value), next(nullptr) {}
};// 定义链表类
class LinkedList {
private:Node* head;public:LinkedList() : head(nullptr) {}// 插入元素到链表尾部void insert(int value) {Node* newNode = new Node(value);if (head == nullptr) {head = newNode;} else {Node* current = head;while (current->next != nullptr) {current = current->next;}current->next = newNode;}}// 删除指定元素void remove(int value) {Node* current = head;Node* prev = nullptr;while (current != nullptr) {if (current->data == value) {if (prev == nullptr) {head = current->next;} else {prev->next = current->next;}delete current;return;}prev = current;current = current->next;}}// 修改指定元素void modify(int oldValue, int newValue) {Node* current = head;while (current != nullptr) {if (current->data == oldValue) {current->data = newValue;return;}current = current->next;}}// 查找元素是否存在bool search(int value) {Node* current = head;while (current != nullptr) {if (current->data == value) {return true;}current = current->next;}return false;}// 打印链表元素void display() {Node* current = head;while (current != nullptr) {std::cout << current->data << " ";current = current->next;}std::cout << std::endl;}// 析构函数，释放内存~LinkedList() {while (head != nullptr) {Node* temp = head;head = head->next;delete temp;}}
};int main() {LinkedList myList;myList.insert(1);myList.insert(2);myList.insert(3);myList.insert(4);std::cout << "Original List: ";myList.display();myList.remove(3);std::cout << "List after removing 3: ";myList.display();myList.modify(2, 5);std::cout << "List after modifying 2 to 5: ";myList.display();std::cout << "Is 4 in the list? " << (myList.search(4) ? "Yes" : "No") << std::endl;return 0;
}

总结

单向链表通常用于实现栈、队列、哈希表和图等数据结构。
‧ 栈与队列：当插入和删除操作都在链表的一端进行时，它表现出先进后出的特性，对应栈；当插入操作
在链表的一端进行，删除操作在链表的另一端进行，它表现出先进先出的特性，对应队列。
‧ 哈希表：链式地址是解决哈希冲突的主流方案之一，在该方案中，所有冲突的元素都会被放到一个链表中。
‧ 图：邻接表是表示图的一种常用方式，其中图的每个顶点都与一个链表相关联，链表中的每个元素都代
表与该顶点相连的其他顶点。
双向链表常用于需要快速查找前一个和后一个元素的场景。
‧ 高级数据结构：比如在红黑树、B 树中，我们需要访问节点的父节点，这可以通过在节点中保存一个指向父节点的引用来实现，类似于双向链表。
‧ 浏览器历史：在网页浏览器中，当用户点击前进或后退按钮时，浏览器需要知道用户访问过的前一个和后一个网页。双向链表的特性使得这种操作变得简单。
‧ LRU 算法：在缓存淘汰（LRU）算法中，我们需要快速找到最近最少使用的数据，以及支持快速添加和删除节点。这时候使用双向链表就非常合适。
环形链表常用于需要周期性操作的场景，比如操作系统的资源调度。
‧ 时间片轮转调度算法：在操作系统中，时间片轮转调度算法是一种常见的 CPU 调度算法，它需要对一组进程进行循环。每个进程被赋予一个时间片，当时间片用完时，CPU 将切换到下一个进程。这种循环操作可以通过环形链表来实现。
‧ 数据缓冲区：在某些数据缓冲区的实现中，也可能会使用环形链表。比如在音频、视频播放器中，数据流可能会被分成多个缓冲块并放入一个环形链表，以便实现无缝播放。