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什么是链表

链表是一种线性数据结构，与数组类似，它用于存储一系列元素。不过，与数组在内存中连续存储元素不同，链表中的元素（称为节点）在内存中可以是非连续存放的。每个节点包含两部分：一部分存储数据，另一部分存储指向下一个节点的引用（或指针）。最后一个节点的指针通常指向 null，表示链表结束。

假设我们要创建一个链表来存储一系列整数。链表的第一个节点（头节点）存储数字 1，第二个节点存储数字 2，以此类推。

节点1 -> 节点2 -> 节点3 -> ... -> 节点n
|     |     |           |         |
|-----|-----|-----------|---------|
| 1   | →   |     2     | → ... → |
| next|     | next     |         |

在这个例子中，每个节点包含两个部分：

• 数据部分（如 1, 2, … n）
• 指向下一个节点的指针（next）

优点

1. 动态大小：链表可以根据需要动态地增加或减少节点，无需预先分配固定大小的内存。
2. 高效插入与删除：在链表中插入或删除一个元素，只需更改相邻节点之间的指针，时间复杂度可以达到 O(1)，而数组中插入或删除元素可能需要移动大量元素。
3. 内存利用率高：因为链表只在需要时分配节点，不会造成内存空间的浪费，特别适合存储大量但不确定数量的数据。

缺点

1. 访问速度较慢：访问链表中的某个元素需要从头节点开始，逐个遍历直至找到目标节点，时间复杂度为 O(n)，而数组可以通过索引直接访问，时间复杂度为 O(1)。
2. 额外的存储开销：每个节点除了存储数据外，还需额外的空间来存储指向下一个节点的指针。
3. 不支持随机访问：链表不能像数组那样通过索引直接访问元素，降低了某些操作的效率。
4. 内存碎片：频繁的插入和删除可能导致内存空间碎片化。

综上所述，链表结构在处理需要频繁插入和删除操作，且不需要快速随机访问数据的场景下更为高效，但在需要快速访问特定位置数据的应用中，其性能不如数组。

编码实战

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核心代码

// LinkedList.js
class ListNode {data: any;next: any;constructor(data) {this.data = data;this.next = null;}
}class LinkedList {head: any;constructor() {this.head = null;}// 返回链表长度length() {let current = this.head;let count = 0;while (current) {count++;current = current.next;}return count;}/*** 新增*/append(data) {const newNode = new ListNode(data);if (!this.head) {this.head = newNode;} else {let current = this.head;while (current.next) {current = current.next;}current.next = newNode;}}/*** 删除*/remove(data) {if (!this.head) return;if (this.head.data === data) {this.head = this.head.next;return;}let current = this.head;while (current.next && current.next.data !== data) {current = current.next;}if (current.next) {current.next = current.next.next;}}/*** 在指定位置插入数据*/insertAt(data, position) {if (position < 0 || position > this.length()) {console.error('Insert position is out of range.');return;}const newNode = new ListNode(data);if (position === 0) {newNode.next = this.head;this.head = newNode;} else {let current = this.head;let prev = null;for (let i = 0; i < position; i++) {prev = current;current = current.next;}newNode.next = current;prev.next = newNode;}}/*** 置顶* @param {*} data 要置顶的节点的数据*/moveToTop(data) {if (!this.head) return; // 链表为空时无需操作// 如果头节点就是要置顶的节点，则无需操作if (this.head.data === data) return;// 首先尝试找到待置顶节点及其前驱节点let current = this.head;let prev = null;while (current && current.data !== data) {prev = current;current = current.next;}if (!current) return; // 数据不存在于链表中// 如果找到了待置顶的节点if (prev) {// 从原位置删除节点prev.next = current.next;} else {// 如果是头节点，则直接更新headthis.head = current.next;}// 插入到头部current.next = this.head;this.head = current;}toArray() {let current = this.head;const array: any[] = [];while (current) {array.push(current.data);current = current.next;}return array;}/*** @function 将"数组结构"的数据转换为"链表结构"的数据*/arrayToLinkList(arrayData: any[]) {const newLinkList = new LinkedList();arrayData.forEach((i) => {newLinkList.append(i);});return newLinkList;}/*** @function 将当前链表数据转换为一个新的链表副本*/createCopy() {return this.arrayToLinkList(this.toArray());}
}export { LinkedList };