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1. 线性表概述

在介绍顺序表和链表之前，先简单介绍一下线性表的概念。线性表是一种常见的数据结构，具有相同特性的数据元素按照一定顺序排列成一个有限的序列。线性表的物理存储可以是数组或链式结构，其核心特征是逻辑上的连续性。

2. 顺序表

顺序表是一种以物理连续存储单元依次存储元素的线性结构，通常使用数组实现。顺序表的本质就是数组，其特点是物理存储空间连续，易于随机访问。

顺序表主要有两种存储方式：

• 固定数组：预先分配好内存空间进行存储。
• 动态数组：根据需求动态分配内存空间。

顺序表的优点

• 尾插尾删时间复杂度为 O(1)。
• 支持随机访问。
• 缓存命中率较高，物理空间连续，预加载优势明显。

顺序表的缺点

• 中间和头部的插入删除时间复杂度为 O(N)。
• 增容时需要复制数据，增加开销。
• 空间浪费：扩容通常以双倍扩容，避免频繁扩容和过小浪费。

适用场景

适合频繁随机访问元素的场景。

3. 链表

链表是一种物理存储结构上非连续，非顺序的存储方式，数据元素的逻辑顺序通过指针链接实现。链表的概念起源于弥补顺序表不足的需求，但两者各有优势，互补共存。

链表的结构有 8 种组合，主要包括：

• 单向或双向
• 含有或不含有头节点
• 是否为循环链表

常用的链表类型有：

4. 顺序表与链表的对比

4.1 顺序表的特点

• 优点：
  • 结构简单，尾插尾删时间复杂度为 O(1)。
  • 支持随机访问。
  • 缓存命中率高，物理空间连续，适合预加载。
• 缺点：
  • 中间和头部插入删除时间复杂度为 O(N)。
  • 增容需复制数据，造成开销。
  • 空间浪费：扩容通常以双倍扩容，避免过小浪费。

适用场景

适合频繁随机访问数据的场景。

4.2 链表的特点

• 优点：
  • 没有空间浪费，每个节点独立占用存储空间。
  • 双向链表支持任意位置插入删除，时间复杂度为 O(1)。
• 缺点：
  • 不支持随机访问，需通过指针逐步访问。
  • 结构复杂，缓存命中率低，容易造成内存碎片。

适用场景

适合频繁插入删除的场景。

5. 实战应用

5.1 顺序表的应用

5.2 链表的应用

通过以上内容可以看出，顺序表和链表各有优劣，适用于不同的场景。理解两者的特点有助于在实际开发中做出更合适的选择。