链表基础知识详解：从自引用结构到链表操作

"本资源主要讲述了计算机科学中的基础数据结构——链表，适合大一初学者，来自北京邮电大学张雷老师的课程。讲解了链表的自引用结构、创建、节点的插入和删除以及基本操作。" 链表是一种重要的数据结构，它不同于数组，不连续存储数据，而是通过指针将各个节点链接起来。在链表中，每个节点包含两部分：数据部分和指针部分。数据部分存储实际的信息，而指针部分则指向下一个节点的地址。 1. **自引用结构**：在链表中，自引用结构是指结构体中包含一个指针成员，这个指针指向与自身相同类型的结构体。例如，定义一个名为`struct node`的结构体，它包含一个整型数据`data`和一个指向`struct node`类型的指针`nextPtr`。`nextPtr`就是链节，用于连接两个或多个`struct node`结构。 ```c struct node { int data; struct node* nextPtr; }; ``` 2. **链表结构**：链表由一系列节点组成，每个节点都有一个数据域和一个指针域。链表的首节点称为头节点，它的`nextPtr`指向链表中的下一个节点，最后一个节点的`nextPtr`通常设为`NULL`表示链表的结束。 3. **链表的创建**：创建链表通常涉及动态内存分配，因为节点在程序运行时根据需要动态生成。首先，需要为头节点分配内存，然后根据需要为后续节点分配内存并链接到已有链表中。 4. **节点的插入**：在链表中插入节点涉及到修改指针关系。要插入一个新节点，需要找到插入位置的前一个节点，更新它的`nextPtr`指向新节点，然后新节点的`nextPtr`指向原插入位置的节点。 5. **节点的删除**：删除节点时，需要保存前一个节点的指针，以便可以更改其`nextPtr`以跳过待删除节点。之后，释放待删除节点的内存。 6. **链表的基本操作**：除了创建、插入和删除，链表还可以进行遍历、查找、排序等操作。遍历链表通常从头节点开始，沿着`nextPtr`依次访问每个节点。查找操作需要从头节点开始，逐个检查节点直到找到目标数据。排序链表可能需要使用特定算法，如归并排序或插入排序。 链表的优点在于动态性，可以在任何位置插入或删除节点，不需要移动大量数据。然而，由于需要通过指针跟踪节点，访问链表中的任意元素通常比数组慢，因为无法通过索引直接访问。 在实际应用中，链表常用于实现栈、队列、哈希表等复杂数据结构，以及解决各种算法问题，如LRU缓存淘汰策略等。理解链表及其操作对于深入学习计算机科学至关重要。