编辑“︁链表操作”︁

{{DISPLAYTITLE:链表操作}}  
'''链表操作'''是数据结构与算法中的核心基础内容，它通过节点间的动态链接实现高效的数据存储与操作。本文将系统讲解链表的基本概念、操作实现、应用场景及常见问题。  

== 链表简介 ==  
'''链表'''（Linked List）是一种线性数据结构，由一系列节点（Node）通过指针（或引用）连接而成。与数组不同，链表的内存分配是动态的，节点可以分散在内存中的任意位置。链表的类型包括：  
* '''单链表'''（Singly Linked List）：每个节点包含数据和指向下一个节点的指针。  
* '''双链表'''（Doubly Linked List）：节点额外包含指向前一个节点的指针。  
* '''循环链表'''（Circular Linked List）：尾节点指向头节点形成环。  

=== 基本结构 ===  
<mermaid>  
graph LR  
    A[Data|Next] --> B[Data|Next] --> C[Data|Next] --> D[Null]  
</mermaid>  
* 单链表节点结构：  
<syntaxhighlight lang="python">  
class Node:  
    def __init__(self, data):  
        self.data = data  
        self.next = None  
</syntaxhighlight>  

== 基本操作 ==  
以下是链表的五种核心操作及其实现。  

=== 1. 遍历链表 ===  
遍历链表即按顺序访问每个节点。  
<syntaxhighlight lang="python">  
def traverse(head):  
    current = head  
    while current is not None:  
        print(current.data, end=" -> ")  
        current = current.next  
    print("None")  
</syntaxhighlight>  

'''示例输入/输出'''：  
输入：`1 -> 2 -> 3 -> None`  
输出：`1 -> 2 -> 3 -> None`  

=== 2. 插入节点 ===  
插入操作分为头部、中间和尾部插入。  

==== 头部插入 ====  
<syntaxhighlight lang="python">  
def insert_at_head(head, data):  
    new_node = Node(data)  
    new_node.next = head  
    return new_node  
</syntaxhighlight>  

==== 尾部插入 ====  
<syntaxhighlight lang="python">  
def insert_at_tail(head, data):  
    new_node = Node(data)  
    if head is None:  
        return new_node  
    current = head  
    while current.next is not None:  
        current = current.next  
    current.next = new_node  
    return head  
</syntaxhighlight>  

=== 3. 删除节点 ===  
删除指定值的节点：  
<syntaxhighlight lang="python">  
def delete_node(head, key):  
    if head is None:  
        return None  
    if head.data == key:  
        return head.next  
    current = head  
    while current.next is not None:  
        if current.next.data == key:  
            current.next = current.next.next  
            return head  
        current = current.next  
    return head  
</syntaxhighlight>  

=== 4. 反转链表 ===  
反转链表是常见面试题，需调整指针方向：  
<syntaxhighlight lang="python">  
def reverse_list(head):  
    prev = None  
    current = head  
    while current is not None:  
        next_node = current.next  
        current.next = prev  
        prev = current  
        current = next_node  
    return prev  
</syntaxhighlight>  

'''复杂度分析'''：时间复杂度为<math>O(n)</math>，空间复杂度为<math>O(1)</math>。  

== 实际应用案例 ==  
1. '''操作系统'''：内存管理中的空闲块链表。  
2. '''浏览器历史记录'''：使用双链表实现前进/后退功能。  
3. '''LRU缓存'''：结合哈希表与双链表实现高效淘汰策略。  

== 常见问题与优化 ==  
* '''问题'''：单链表无法快速访问前驱节点。  
* '''解决方案'''：使用双链表或维护额外指针。  
* '''边界条件'''：处理空链表、单节点链表等特殊情况。  

== 总结 ==  
链表操作是算法设计的基石，掌握其核心逻辑（如指针操作）对解决复杂问题（如合并链表、检测环）至关重要。建议通过LeetCode等平台练习相关题目以巩固知识。  

{{数据结构与算法学习路径结构}}

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