数据结构中单链表与双链表

单链表与双向链表

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一、单链表（Single Linked List）

1. 核心定义

单链表是线性表的链式存储结构，每个节点只包含两部分：

• 数据域：存储节点的值（数据）
• 后继指针域：存储下一个节点的内存地址
• 最后一个节点的后继指针指向 NULL（空），表示链表结束

2. 节点结构（C/C++ 描述）

// 单链表节点
typedef struct Node {ElemType data;      // 数据域：存值struct Node *next;  // 指针域：存下一个节点的地址
} Node, *LinkList;

3. 核心特点

1. 单向遍历：只能从头节点 → 尾节点依次访问，不能反向回溯
2. 无前驱记录：节点不知道自己的上一个节点是谁
3. 内存占用小：每个节点只存一个指针，空间开销更低
4. 操作限制：
   • 查找后继节点：O(1)
   • 查找前驱节点：O(n)（必须从头遍历）
   • 插入/删除：必须找到前驱节点才能操作

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二、双向链表（Double Linked List）

1. 核心定义

双向链表在单链表基础上增加一个前驱指针，每个节点包含三部分：

• 前驱指针域：存储上一个节点的内存地址
• 数据域：存储节点的值
• 后继指针域：存储下一个节点的内存地址
• 头节点的前驱指针 = NULL，尾节点的后继指针 = NULL

2. 节点结构（C/C++ 描述）

// 双向链表节点
typedef struct DNode {ElemType data;      // 数据域：存值struct DNode *prior;// 前指针域：存上一个节点的地址struct DNode *next; // 后指针域：存下一个节点的地址
} DNode, *DLinkList;

3. 核心特点

1. 双向遍历：可以从头→尾，也可以从尾→头遍历
2. 自带前驱记录：每个节点都能直接找到上一个节点
3. 内存占用稍大：每个节点多存一个指针
4. 操作优势：
   • 查找前驱/后继：都是 O(1)
   • 插入/删除更方便：已知当前节点即可完成操作，不用从头找前驱

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三、单链表 VS 双向链表：详细对比表

对比维度	单链表	双向链表
节点组成	数据域 + 1个后继指针	数据域 + 前驱指针 + 后继指针
指针方向	仅单向（向后）	双向（向前+向后）
遍历方向	只能从头向尾遍历	可从头向尾 + 从尾向头遍历
前驱查找	无法直接找，必须从头遍历 O(n)	直接获取前驱节点 O(1)
后继查找	直接获取后继节点 O(1)	直接获取后继节点 O(1)
插入/删除	必须找到前驱节点才能操作	已知当前节点即可完成操作
内存开销	更小（每个节点1个指针）	更大（每个节点2个指针）
实现复杂度	简单	稍复杂（需同时维护两个指针）
适用场景	数据量小、仅单向访问、追求省内存	需要频繁反向遍历、快速找前驱
典型用途	简单队列、单向链表实现	双向队列、LRU缓存、浏览器前进后退

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四、总结

1. 单链表：省空间、单向走、找前驱麻烦；
2. 双向链表：多占点空间、双向走、操作更方便。

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内容由豆包AI生成