数据结构与算法的升级打怪：初探链表

导语： 在计算机科学的浩瀚汪洋中，数据结构和算法犹如航海的罗盘与帆船，为我们指明数据管理和解决问题的最佳途径。今天，我们启航数据结构与算法的探险之旅，首站便是链表，一个看似简单却用途广泛的基本数据结构。

认识链表：链式存储的魅力

链表是一种非连续存储的数据结构，它由一组结点 组成，每个结点存储着数据和指向下一个结点的指针。这种链式存储方式赋予链表以下独特特性：

• 动态分配空间： 链表无需预先分配固定大小的内存空间，而是在需要时动态申请。这使其特别适合存储数量不确定的数据。
• 插入和删除灵活： 链表的结点可随时插入或删除，无需移动或复制其他数据，操作高效。
• 空间占用灵活： 链表只存储必要的数据和指针，因此空间占用更小，尤其当数据项较小或稀疏时。

链表的使用场景：广阔天地任逍遥

凭借其独特的特性，链表在软件开发中有着广泛的应用：

• 存储可变长度数据： 字符串、链表等数据类型使用链表存储非常合适。
• 实现队列和栈： 链表是实现队列（先进先出）和栈（后进先出）的常用数据结构。
• 管理稀疏数据： 如大规模矩阵，使用链表存储非零元素可以节省大量空间。
• 其他应用： 哈希表、图论、垃圾回收等领域也广泛使用链表。

链表的设计思想：从原理到实践

理解链表的设计思想至关重要，它将指导我们更好地利用链表：

• 结点结构： 链表的结点通常包含数据域和指针域。
• 指针操作： 链表的插入、删除和查找操作都依赖于指针的正确操作。
• 循环链表： 将最后一个结点的指针指向头结点，形成一个闭合的环，可以解决某些特定场景下的问题。
• 双向链表： 除了指向下一个结点的指针，还引入指向前一个结点的指针，方便双向遍历。

浅尝辄止，初识链表：用代码理解实践

理论知识的巩固离不开实践，让我们编写一段代码来加深对链表的理解：

class Node:
    def __init__(self, data):
        self.data = data
        self.next = None

class LinkedList:
    def __init__(self):
        self.head = None

    def insert_at_head(self, data):
        new_node = Node(data)
        new_node.next = self.head
        self.head = new_node

    def insert_at_tail(self, data):
        new_node = Node(data)
        if self.head is None:
            self.head = new_node
        else:
            current = self.head
            while current.next is not None:
                current = current.next
            current.next = new_node

    def delete_node(self, data):
        if self.head is None:
            return
        if self.head.data == data:
            self.head = self.head.next
        else:
            current = self.head
            while current.next is not None:
                if current.next.data == data:
                    current.next = current.next.next
                    break
                current = current.next

    def print_list(self):
        current = self.head
        while current is not None:
            print(current.data, end=" ")
            current = current.next