通过C/C++编程语言实现“数据结构”课程中的链表

引言

链表（Linked List）是数据结构中最基础且最重要的线性存储结构之一。与数组的连续内存分配不同，链表通过指针将分散的内存块串联起来，具有动态扩展和高效插入/删除的特性。本文将以C/C++语言为例，从底层原理到代码实现，手把手教你构建完整的链表结构，并深入探讨其应用场景与性能优化技巧。

---

目录

1. 链表的基本概念
2. 链表的结构设计
3. 链表的C/C++实现步骤
4. 常见操作与代码示例
5. 链表性能分析
6. 进阶话题：双向链表与循环链表
7. 实战应用场景
8. 总结与常见问题

---

1. 链表的基本概念

1.1 链表与数组的对比

特性	数组	链表
内存分配	连续内存块	非连续动态分配
插入/删除效率	O(n)（需移动元素）	O(1)（修改指针）
随机访问	O(1)	O(n)
空间利用率	预先分配固定大小	动态增长，无空间浪费

1.2 链表的类型

• 单链表：每个节点包含数据和指向下一节点的指针。
• 双向链表：节点包含前驱和后继指针，支持双向遍历。
• 循环链表：尾节点指向头节点，形成闭环。

---

2. 链表的结构设计

2.1 单链表节点定义（C/C++）

struct ListNode {int val;            // 数据域ListNode* next;     // 指针域，指向下一个节点// 构造函数ListNode(int x) : val(x), next(nullptr) {}
};

3. 链表的C/C++实现步骤

3.1 初始化链表

// 创建空链表
ListNode* head = nullptr;// 初始化带值的头节点
ListNode* head = new ListNode