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Java链表全解析：从单向链表到双向链表的实现与优化

news 来源：原创 2025/9/19 0:04:58

一、链表的核心特性

链表是一种通过 节点 存储数据的线性数据结构，每个节点包含 数据域 和 指针域。节点在内存中 不连续存储，通过指针串联。

1.单向链表

2.双向链表

3.环形链表

环形单链表

环形双链表

4.链表的类型

类型结构描述典型应用场景
单向链表每个节点只有 一个指针，指向下一个节点（next），尾部指向 null简单数据存储、队列实现
双向链表每个节点有 两个指针，分别指向前驱（prev）和后继（next）LRU缓存、需要双向遍历的场景
环形链表尾节点指向头节点，形成闭环（可以是单向或双向）轮询调度、环形缓冲区
环形单链表单向链表的尾部 next 指向头节点约瑟夫问题、循环任务队列
环形双链表双向链表的头尾节点互相连接复杂循环操作（如双向遍历的闭环）

5.链表的优点

  1. 动态内存分配
    无需预先分配连续内存空间，可灵活扩展（对比数组需连续内存）。
  2. 高效随机增删
    在已知节点位置时，插入或删除节点只需修改相邻指针，时间复杂度 O(1)（无需数据位移）。
  3. 适合频繁增删
    对比数组的 O(n) 位移开销，链表更适合动态数据操作。

6.链表的缺点

  1. 低效随机访问
    必须从头节点开始 顺序遍历 查找元素，时间复杂度 O(n)（数组支持下标访问，时间复杂度 O(1)）。
  2. 额外内存开销
    每个节点需存储指针，空间占用高于数组（尤其是双向链表）。
  3. 缓存不友好
    内存不连续，无法利用 CPU 缓存预读机制（数组连续存储则更高效）。

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