链表学习小结
与数组的对比
基本介绍
说到数据结构的储存方式，我们很容易就想到了数组和链表这两个最基本的存储方式，在进行相关内容的学习后，我们也很容易的想到二者的优缺点：
数组：
适合数据的查找，但是进行数据的删除和插入却十分耗费时间。在申请内部空间的时候，必须要确定具体的大小，一经声明就要占用整块连续内存空间。如果声明的数组过大，系统可能没有足够的连续内存空间分配给它，导致“内存不足”，当然在C++中vector数组解决了这个问题，相应的Java中Arraylist也解决这个问题，但是在超过其容量，他们的处理机制是怎么样的呢？它们会再申请一个更大的空间，然后将原来的数据全部拷贝进去，我们知道，拷贝数据也是一个很耗时的工作，因此这仍然也有一个劣势。
链表：
适合数据的插入和删除，但是查找数据却显得比较困难，遍历耗时比较长。链表本身没有大小的限制，天然地支持动态扩容，我觉得这也是它与数组最大的区别，它存储数据不像数组那样，不必需要一个连续的空间，它是通过指针将不同的空间连接起来。
分析
数组再进行随机访问只要知道序号，我们就可以直接访问，但是如果要进行插入时，假设插入的序号为k，那么我们需要把k后面的元素全部向后移一位，如果是最后一个数，我们直接将数据插入到最后一个位置即可，此时时间复杂度是O(1)，如果是第一个数，时间复杂度就是O(n)，综合平均时间复杂度就是O(n)，删除的话就全部向前面移一位，平均时间复杂度就是O(n)；
链表的话如果进行随机访问，必须从第一个数开始向后面一个一个遍历，直到找到我们需要找到的值，假设是第一个数，那么时间复杂度为O(1)，如果是最后一个数，则时间复杂度是O(n),平均时间复杂度就是O(n)。
几种常见的链表
首先，先把几种常见的链表展现在下方：
- 单链表
- 循环链表
- 双向链表
- 双向循环链表
单链表
单链表是最基础的链表，所以必须是要掌握的，链表通过指针将一组零散的内存块串联在一起。其中，我们把内存块称为链表的“结点”。为了将所有的结点串起来，每个链表的结点除了存储数据之外，还需要记录链上的下一个结点的地址。如图所示，我们把这个记录下个结点地址的指针叫作后继指针 next。
循环链表
循环链表再单链表的基础上将最后面的指向NULL的指针重新设定为指向头结点，实现一个循环机制。
双向链表
双向链表就是在单链表的基础上，增加了一个prev指针，指向前面一个结点。
双向循环链表
双向循环链表就是在双向链表和循环链表的结合，这个用的也是最多的，这里采取的是一个用时间换空间的方法，它新增了内存，但是在有些情况下运行速度相对于单链表更快，就比如说删除一个数据吧，常见的一些算法书籍中都会说单项链表得时间复杂度是O(1),但是实际上真是如此吗？咱们来仔细探究一下。
通常心中一个新的数据有两种情况：
- 删除结点中“值等于某个给定值”的结点；
- 删除给定指针指向的结点。
对于情况1，我们用单链表我们首先必须是遍历，找到我们需要删除的那个结点才可，因此，从这种意义上来看，它的时间复杂度实际还是O(n)，，当然这时双向循环链表也是一样，没有什么区别。
但是对于情况2就不一样了，想要删除给定位置的结点，必须要找到它前一个结点，所以我们必须要先遍历，直到p->next==q时，才可以进行删除，这里的时间复杂度是O(n)，而双向循环链表（双向链表）直接q->prev就可以找到前一个结点，从而进行删除，这里就是O(1)了。
如何实现LRU缓存淘汰算法
LRU缓存淘汰算法
首先在写这个之前，我们首先要知道，什么叫LRU缓存淘汰算法。
缓存是一种提高数据读取性能的技术，在硬件设计、软件开发中都有着非常广泛的应用，比如常见的 CPU 缓存、数据库缓存、浏览器缓存等等。缓存的大小有限，当缓存被用满时，哪些数据应该被清理出去，哪些数据应该被保留？这就需要缓存淘汰策略来决定。
常见的策略有三种：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）。
假如说，你买了很多本技术书，但有一天你发现，这些书太多了，太占书房空间了，你要做个大扫除，扔掉一些书籍。那这个时候，你会选择扔掉哪些书呢？对应一下，你的选择标准是不是和上面的三种策略神似呢？
如何实现LRU缓存淘汰算法
我们维护一个有序单链表，越靠近链表尾部的结点是越早之前访问的。当有一个新的数据被访问时，我们从链表头开始顺序遍历链表。
当过来一个数据时，我们需要变量，看看是否在链表中出现。
- 出现：将这个数据拿到链表的头部
- 没有出现：
a. 如果此时缓存未满，则将此结点直接插入到链表的头部；
b. 如果此时缓存已满，则链表尾结点删除，将新的数据结点插入链表的头部。
这样，我们就用链表实现了LRU缓存淘汰算法.
如何书写链表代码
1.注意指针的含义
由于链表中含有很指针的出现，如果对指针含义一知半解的话，书写链表的代码自然是十分困难的，因此，我们必须要知道指针的含义，那么指针应该如何认识呢？
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，或者反过来说，指针中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。
下面来举具体的例子：
p->next=q表示p的next指针存储了q的内存地址
p->next=p->next->next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。
2.警惕指针丢失和内存泄漏
怎么说呢，大致就是我们再写代码的时候，常常会由于一些错误，导致一个链表变成了一半或者有一些片段不受控制，无法再通过指针进行调动，比如下面的：
//插入一个结点(将q插到p的下一个)
p->next=q;
q->next=p->next;
这个代码我们很容易发现是一个错的，因为p->next已经时q了，q->next却还是q，这显然是不对，因为原来的p->next已经脱离了我们的链表，那么需要如何改正呢？我们只需要把两个代码的顺序改变一下就OK了，所以，我们插入结点时，一定要注意操作的顺序，必须要将新结点的下一个结点确定，再指向新结点。
同理，删除链表结点时，也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。
3.加入一个头结点简化代码
在我们进行正常的操作时，如果我们需要插入一个新的结点，那么我们需要的操作是：
q->next=p->next;
p->next=q;
但是，如果这是这是一个空链表，就不符合上面的代码了，我们应该要这样：
if (p==NULL)
node* p = new node;
同理，如果要进行链表的删除结点操作，我们需要的代码为：
p->next=p->next->next;
但是，如果要删除得是链表的最后一个位置，这样的操作是不是又出现问题了呢？我们应该要这样写：
if(p->next==NULL)
p=NULL;
因此，是不是觉得有一些麻烦，如何解决这个问题呢？加一个头结点即可：
头结点就是一个不包含数据的结点，加上仅仅为了统一代码，方便书写。
4.留意边界条件的处理
就书写链表的代码时，要多多留意所写的代码在边界的范围内是否满足，比如：
- 空链表时是否满足
- 链表只包含一个结点时，代码是否能正常工作
- 链表只包含两个结点时，代码是否能正常工作
- 码逻辑在处理头结点和尾结点的时候，是否能正常工作
如果都没有什么问题，那基本就是没有什么问题了；
5.可以画图像帮助理解以及进行代码的书写
就比如说我上面画的这个图，进行链表的链接，如果有图的话，书写代码可能会变得更加方便且不易出错。
6.多写多练
如果自己不是那种智商特别特别高的的人，建议还是多写一些链表的练习，练习多了，书写起来自然顺畅，下面给几个练习的题目，如果有兴趣可以写一写。
- 单链表反转
- 链表中环的检测
- 两个有序的链表合并
- 删除链表倒数第 n 个结点
- 求链表的中间结点
在我的另一篇博客中，写了其中的1，3，4，如果有需要的话，可以参考那一篇博客，下面附上它的链接：
链接:C++链表的基本操作——链表的构造，链表的析构，链表的插入，链表的删除，链表的就地逆置，头插法逆置
至此，该篇blog结束了，如果对您有帮助的话，不妨点个赞呗。