数组结构和算法（四）链表

什么是链表

1.和数组一样，链表也是一种线性表。

2.从内存结构来看，链表的内存结构是不连续的内存空间，是将一组零散的内存块串联起来，从而进行数据存储的数据结构。

3.链表中的每一个内存块被称为节点Node。节点除了存储数据外，还需记录链上下一个节点的地址，即后继指针next。

4.链表包括单链表、双向链表、循环链表。

二、为什么使用链表？即链表的特点

1.插入、删除数据效率高O(1)级别（只需更改指针指向即可），随机访问效率低O(n)级别（需要从链头至链尾进行遍历）。

链表三种缓存策略

FIFO（First In，First Out） 先进先出策略

LRU （Least Recently Use）最近最少使用策略

LFU （Least Frequently Used）最少使用策略

如何分贝用数组和链表实现LRU缓存淘汰算法

1）什么是缓存

  缓存是一种提高数据读取性能的技术，在硬件设计、软件设计中都有非常广泛的应用，比如常见的CPU缓存，数据库缓存，浏览器缓存。

2）为什么使用缓存

  缓存的大小是有限的，当缓存被用满时，哪些数据应该被保留，就需要用到缓存淘汰策略。

3）什么是缓存淘汰策略

指的是当缓存用满时数据清理的有限顺序

4）有哪些缓存淘汰策略

FIFO（First In，First Out） 先进先出策略、LRU （Least Recently Use）最近最少使用策略、LFU （Least Frequently Used）最少使用策略

5）链表实现LRU缓存淘汰策略

当访问的数据没有存储在到缓存的链表中时，直接把数据添加到链表表头，时间复杂度为O(1);

当访问的数据已经存储到缓存的链表中时，把对应的结点，插入到链表的表头，时间复杂度为O(n)。如果缓存被占满，则从链表的尾部开始清理，时间复杂度为O(1).

6）数组实现LUR缓存策略

方法一：首位置保存最新访问数据，末位置优先清理。

当访问的数据未存于缓存的数组时，直接将数据插入到数组第一个位置，原来元素往后面移一个位置，时间复杂度为O(n);当访问的数据已经存储到缓存的数组时，把数据插入到数组的第一个位置，原来的元素往后面一位，时间复杂度为0（n）,如果缓存已满，清理掉末位置的元素，时间复杂度为O(1）

方法二：末位置保存最新访问数据，首位置优先清理。

当访问的数据未存于缓存的数组时，直接将数据插入到数组最后一个位置，原来元素往后面移一个位置，时间复杂度为O(1);当访问的数据已经存储到缓存的数组时，把数据插入到数组的第一个位置，原来的元素往后面一位，时间复杂度为0（n）,如果缓存已满，清理掉末位置的元素，时间复杂度为O(n）

通过单链表实现“判断某个字符串是否为水仙花字符串”（比如 上海自来水来自海上）

半栈法
１．用快慢两个指针遍历，同时用栈copy慢指针指向的data。
２．完成后，慢指针指向中间节点，耗时为N/2.
３．最后用pop栈中的data和慢指针指向的data比较，耗时也是N/2.
 所以时间复杂度为：Ｏ(N)，空间复杂度因栈额外存储了一半的data，故为O(N/2)

哨兵结点

如果我们引入哨兵结点，在任何时候，不管链表是不是空，head 指针都会一直指向这个哨兵结

点。我们也把这种有哨兵结点的链表叫带头链表。相反，没有哨兵结点的链表就叫作不带头链表。

 5 个常见的链表操作

单链表反转

 链表中环的检测

 两个有序的链表合并 

删除链表倒数第 n 个结点

 求链表的中间结点

练习题LeetCode对应编号：206，141，21，19，876