【一问专栏】链表：数据世界的“寻宝游戏“——详解应用场景与独特优势

链表：为什么数组之外还需要它？

当我们初学数据结构时，往往会有这样的疑问：既然有了顺序表，为什么还需要链表？ 今天，让我们通过一个全新的视角——"藏宝图系统"，来重新认识链表的独特价值。

目录

链表：为什么数组之外还需要它？

重新回忆链表

链表的独特优势和劣势：为什么在线性表中和顺序表比较？

优势1：动态扩展空间

优势2：不需要移动大量的数据，插入删除效率高

优势3：内存的精准利用

劣势1：失去了随机下标访问的优势

劣势2：单向链表的尾插尾删效率不好

劣势3：单向链表在某些功能上如果要找到上一个结点的画，需要用到另外一个指针，降低效率。

实际应用场景：链表在现实世界的精彩表现

场景1：浏览器的历史记录

场景2：音乐播放器的播放列表

场景3：多人游戏的回合制系统

场景4：撤销/重做功能的实现

选数组 or 选链表？

总结：

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重新回忆链表

以前我单独解析过单向链表，可以看代码握

【数据结构和算法】5.超详解析，带你手撕单向链表（图文解析，附带源码）_手撕单项链表-CSDN博客

链表是一种物理存储结构上非连续、非顺序的存储结构，数据元素的逻辑顺序是通过链表中的指针链接次序实现的 。

今天我把链表比喻成"藏宝图系统"：

• 每张藏宝图（节点）告诉你两件事：

  • 宝藏是什么（存储的数据）

  • 下一张图在哪里（指向下一个节点的指针）

• 你从第一张图（头节点）开始，按藏宝图的指点开始查找

• 最后一张图写着"宝藏尽头"（NULL指针）

链表的优势就在于：你不需要知道所有宝藏的位置，只需要找到当前宝藏，就能知道下一个在哪。

所以如果找不到你就得一直找下去了，除非你确定真的没有了。

链表的独特优势和劣势：为什么在线性表中和顺序表比较？

优势1：动态扩展空间

链表就像一条可以无限延伸的链条，随时可以添加新的环节（节点），而不需要像数组那样重新分配整个空间。

• 顺序表就像预定的酒店房间：你必须提前告诉酒店需要多少房间，想临时加一间就得重新申请。
• 而链表就像乐高积木：你可以随时随地可以添加新的积木，只需要把新一个积木的末尾接上上一个积木的头就好了

优势2：不需要移动大量的数据，插入删除效率高

在链表中，插入和删除节点只需要改变指针的指向，而数组需要移动大量元素。

• 顺序表：后面所有人都得移动（数据移动）

• 链表：只需要前一个人记住你在他后面，你记住你后面是谁（修改指针）

优势3：内存的精准利用

链表只申请需要的内存，不浪费任何空间。就像定制西装，完全合身。

劣势1：失去了随机下标访问的优势

链表不能像数组那样通过下标直接访问，必须从头开始遍历。

• 二分查找、快速排序等依赖随机访问的算法在链表上效率极低

• 需要频繁"获取第N个元素"的场景不适合链表

劣势2：单向链表的尾插尾删效率不好

因为单向链表缺少从尾部快速回溯到头部的机制，需要遍历整个链表找到尾部，所以效率为O(n)。双向链表可以解决这个问题。

劣势3：单向链表在某些功能上如果要找到上一个结点的话，需要用到另外一个指针，降低效率。

在单向链表中，删除当前节点需要知道前一个节点，否则需要从头遍历查找。

实际应用场景：链表在现实世界的精彩表现

场景1：浏览器的历史记录

你的浏览历史就是一个天然的链表：

• 每访问一个新页面：在链表尾部添加节点

• 点击"后退"：向前遍历链表

• 点击"前进"：向后遍历链表

• 从历史中删除某个记录：删除节点

// 简化的浏览器历史记录实现
typedef struct BrowserHistory 
{char url[100];struct BrowserHistory* prev;struct BrowserHistory* next;
} HistoryNode;

场景2：音乐播放器的播放列表

播放列表是链表的完美应用：

• 添加歌曲到播放列表：链表插入

• 删除不喜欢的歌曲：链表删除

• 下一首/上一首：链表遍历

• 创建循环播放：尾节点指向头节点

// 音乐播放器的循环播放列表
void createPlaylistCycle(MapNode* head) 
{if (head == NULL) return;MapNode* current = head;while (current->next != NULL) {current = current->next;}current->next = head;  // 最后一首指向第一首，形成循环
}

场景3：多人游戏的回合制系统

在回合制游戏中，玩家顺序可以用循环链表表示：

typedef struct Player 
{char name[50];int hp;struct Player* next;
} Player;Player* nextTurn(Player* current) 
{printf("%s的回合结束\n", current->name);return current->next;  // 简单切换到下一个玩家
}

场景4：撤销/重做功能的实现

编辑器的撤销栈本质上就是链表：

typedef struct EditAction 
{char description[50];struct EditAction* prev;  // 指向上一个操作struct EditAction* next;  // 指向下一个操作（重做用）
} Action;

选数组 or 选链表？

操作	顺序表	链表	选择建议
随机访问	O(1)	O(n)	需要频繁随机访问，选数组
头部插入	O(n)	O(1)	频繁在头部插入，选链表
已知位置插入	O(n)	O(1)	频繁在任意位置插入，选链表
内存使用	可能浪费	精确使用	内存紧张选链表，预知大小选顺序表3

总结：

链表和顺序表各有优劣，选择哪种数据结构取决于具体需求。链表适合频繁插入删除、不需要随机访问的场景，而数组适合需要频繁随机访问、大小固定的场景。

链表教会我们的不仅是一种数据结构，更是一种思维方式：不需要一开始就知道所有答案，只要知道下一步怎么走就够了。这种"活在当下"的设计哲学，让链表在动态变化、频繁增删的场景中展现出无可替代的价值。下次当你面对需要灵活处理的数据集合时，不妨考虑使用链表——这个优雅而实用的"藏宝图系统"。

最后整理一下，相比起顺序表，链表的优势有插入删除的效率较高，不需要频繁移动数据，内存的利用高，劣势是失去了随机访问的优势，单向链表的尾插尾删效率低，找到某一节点需要遍历。应用场景可以是历史记录，回合制的应用，音乐播放器的播放列表，撤销的功能。

链表这种“一步一个脚印”的特质，像极了我们解决问题的许多过程。希望这个“藏宝图”的比喻，能让你对它有了新的认识。现在，我想对你说，如果你在实际项目中使用过链表，可以在评论区分享你的经历和心得吗？如果你对链表还有疑问，或者有更好的理解方式，还可以告诉我，我们一起探讨。技术的乐趣在于分享与碰撞，期待你的留言！