
【計】 linked data structure
【計】 chain data
frame; structure; composition; configuration; construction; fabric; mechanism
【計】 frame work
【醫】 constitution; formatio; formation; installation; structure; tcxture
鍊式數據結構(Linked Data Structure)是一種通過指針或引用将離散内存單元連接為邏輯序列的存儲模型。該結構在計算機科學中被廣泛用于實現動态内存管理與非連續數據存儲,其核心特征表現為節點間的顯式關聯關系。
從實現原理分析,鍊式結構包含三大核心組成:
常見變體包括:
根據ACM期刊的對比研究,鍊式結構在時間複雜度上呈現顯著特征:插入/删除操作達到O(1)最優複雜度,但隨機訪問需要O(n)線性時間。這種特性使其在需要頻繁修改的場景(如操作系統進程調度表)中具有存儲優勢,而在需要快速檢索的場景(如數據庫索引)中則需配合哈希表等輔助結構使用。
鍊式數據結構是一種通過指針或引用将離散的内存單元串聯起來的數據組織形式。其核心特點是數據元素(節點)在物理内存中非連續存儲,但通過邏輯鍊接形成有序關系。以下是詳細解析:
動态結構
節點在程式運行時動态分配内存,無需預先确定整體容量,可靈活擴展或收縮()。
節點組成
每個節點包含兩部分:
非連續存儲
節點分散在内存的不同位置,通過指針邏輯連接,避免了數組式連續存儲的空間限制。
單向鍊表
每個節點僅包含指向後繼節點的指針,如:
節點A → 節點B → 節點C → NULL
雙向鍊表
節點同時保存前驅和後繼指針,支持雙向遍曆:
NULL ⇄ 節點A ⇄ 節點B ⇄ 節點C ⇄ NULL
循環鍊表
尾節點指針指向頭節點,形成閉環:
節點A → 節點B → 節點C → 節點A
樹形結構
如二叉樹、B樹等,通過多指針實現層次化分支()。
特性 | 鍊式結構 | 數組 |
---|---|---|
内存分配 | 動态非連續 | 靜态連續 |
插入/删除效率 | $O(1)$(已知位置時) | $O(n)$(需移動元素) |
訪問效率 | $O(n)$(需遍曆) | $O(1)$(隨機訪問) |
内存開銷 | 每個節點需額外存儲指針 | 僅存儲數據 |
優點:内存利用率高、擴容靈活、增删高效
缺點:無法隨機訪問、指針占用額外空間、緩存不友好
通過這種結構設計,鍊式數據結構在動态數據管理場景中展現出獨特的靈活性,但也需根據具體需求權衡其訪問效率的局限性。
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