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[導讀] 爲啥取這麼個題目，刨根問底？本文也未必刨到根了，也未必探到了底！但是筆者想要傳達一個觀點，一個態度！作爲攻城獅而言，如果對某一個點感興趣應儘量深入再深入，忌淺嘗輒止！刨根問底有百利而無一害。另外撰寫刨根問底學算法系列文章，也是因爲筆者非計算機專業計算機學的非常膚淺，讀書時老師講課感覺更多是學以致考，而非學以致用。故梳理學習以記之。
如果讀到本文的你剛好是在校學子，不妨擴散給你的同學們，希望能在讀書的時候，不光學會會考，也儘量嘗試學着去用！
啥是鏈表？
鏈表是計算機科學中一種鏈式線性表，數據域爲節點的一部分，每個節點都指向下一個節點，從而在邏輯上形成一個鏈。
線性表 vs 非線性表
什麼樣的表是線性表？什麼樣的表又是非線性表呢？既然有線性表就必然有非線性表！
線性表：
邏輯存儲角度：這裏線性是指邏輯上的線性，除了首位元素，其他元素從邏輯上是一對一邏輯上連起來的
訪問遍歷角度：訪問元素是朝着邏輯上一個方向即可遍歷訪問所有元素
那麼概括起來說就是一種數據元素按順序或線性排列的數據結構，其中元素與它的上一個和下一個相鄰，稱爲線性數據結構。在線性數據結構中，只涉及單層數據。因此，只能在一次運行中遍歷所有元素。由於計算機內存以線性方式排列，因此線性數據結構易於實現。那麼滿足上面這樣特性的，常見的數組、隊列、棧、鏈表即是線性表。
非線性表：
數據元素不是按邏輯順序或線性排列的數據結構稱爲非線性數據結構。在非線性數據結構中，不涉及單個級別。因此不能在朝一個邏輯方向遍歷所有元素。與線性數據結構相比，非線性數據結構不容易實現。與線性數據結構相比，它能有效地利用計算機內存，在邏輯上一對多或者多對多的關係，比如樹、圖。
| 線性數據結構 | 非線性數據結構 |
|---|---|
| 各元素都與它的上一個和下一個元素邏輯相連 | 數據元素是分層邏輯相連 |
| 僅單層結構 | 多層結構 |
| 易於實現 | 實現相對複雜 |
| 單循環遍歷所有元素 | 單循環無法遍歷所有元素 |
| 內存利用率較低 | 內存利用率較高 |
| 如數組、隊列、棧、鏈表 | 如樹、圖 |
| 應用主要集中在應用軟件開發方面 | 人工智能和圖像處理方面有廣泛的應用。 |
如何鏈？
Linked list（鏈表），從語義上理解，首先這玩意兒是一個表(list),是怎樣的一個表呢？數據節點鏈接(Linked)起來的表！
怎麼鏈起來的呢？
邏輯上鍊起來的，這裏有兩種辦法：
動態存儲方法：動態申請節點內存，然後利用節點中的指針指向下一個節點，實現鏈。優點是存儲節點數理論上無限制，不需要提前分配內存，僅受限於物理可用內存。但不易於調試。
靜態存儲方法：比如用數組實現。這種方法比較易於調試，缺點是不能動態分配節點，需要提前分配內存，存儲節點有限。
對於動態存儲方法而言，易於理解，一想到鏈表很多盆友都立馬想到，設計一個節點，沒增加一個鏈節點，動態申請節點大小內存，再把節點插入進鏈表即可。對於靜態方法，可能常常覺得並沒啥用。事實上呢卻不然。比如前面我寫過一篇RT-Thread的小堆管理器的實現，即是採用了靜態存儲方法實現了鏈表。
可參閱：
爲啥要鏈表？
探究計算機先輩爲啥要發明這樣一種數據結構呢？不妨拿最爲普通的數組與鏈表做些對比，數組在存儲信息的角度與鏈表從作用角度最爲類型的一種線性數據，但是數組具有以下限制：
數組的大小是固定的：因此必須提前知道元素數量的上限。過小則應用時可能不夠，過大則易浪費。
數組中插入新元素非常昂貴，因爲必須爲新元素創建空間，並且必須移動現有所有元素。CPU忙忙碌碌幹了一堆無聊的搬運工工作。
而動態存儲實現的鏈表則很好解決了這些缺陷：
動態申請、動態刪除，高效利用內存，不易浪費
非常易於插入刪除某一個元素
任何事物都具有兩面性，不可能全是優點而無缺點，鏈表也一樣：
不允許隨機訪問。必須從第一個節點開始順序訪問元素。因此無法使用其默認實現對鏈接列表進行有效的二進制搜索。
鏈表的每個節點都需要指向下一節點的指針的額外存儲空間開銷。
不適合緩存。由於數組元素是連續的位置，因此存在引用位置，可以實現緩存。而動態存儲形式鏈表則地址是不連續的。
對於應用而言，必然是根據待解決的問題的特點進而選擇合適的數據結構存儲方式，不是說鏈表就高大上，從而鄙視最爲普通的數組！
談談節點
實際應用中的數據節點，可能是一個基本類型數據，也可能是一個結構體，泛言之是一個廣義抽象數據類型，比如：
typedef struct _T_ELEMENT{
int cmd;
float value;
int status;
}T_ELEMENT;
struct Node {
T_ELEMENT data;
struct Node* next;
};
如果你剛好在學習鏈表，準備用C語言擼一遍代碼，建議用typedef定義一下抽象數據結構爲節點數據域，這樣代碼將很容易變成一個可實用的輪子。
有哪些鏈表形式？
單向鏈表
單鏈表包含兩個域：
數據信息域，存儲有用信息。
next指針域，“next”字段指向節點行中的下一個節點。
鏈表最基本的結構是在每個節點保存有用數據及下一個節點的地址，在最後一個節點保存一個特殊的結束標記，另外在一個固定的位置保存指向首節點的指針，應用中有時候也會儲存指向最後一個節點的指針。一般查找一個節點的時候需要從第一個節點開始每次訪問下一個節點，一直訪問到需要的位置。但是也可以提前把一個節點的位置另外保存起來，然後直接訪問。可以在單鏈表上執行的操作包括插入、刪除和遍歷。
雙向鏈表
與單向鏈表相比，雙向鏈表多了一個指向前一節點的指針：
雙向鏈表也叫雙鏈表。雙向鏈表中不僅有指向後一個節點的指針，還有指向前一個節點的指針。這樣可以從任何一個節點訪問前一個節點，當然也可以訪問後一個節點，以至整個鏈表。一般是在需要大批量的另外儲存數據在鏈表中的位置的時候用。雙向鏈表也可以配合下面的其他鏈表的擴展使用。這樣做好處顯而易見，可以從任意節點遍歷整個鏈表，但是需要額外爲每個節點申請一個指針的存儲空間開銷。
循環鏈表
循環鏈表中, 首節點和末節點被鏈接在一起。這種數據結構在單向和雙向鏈表中都可以實現。要遍歷一個循環鏈表，可以從任意一個節點沿着列表的任一方向直到返回開始的節點。循環鏈表可以被視爲“無頭無尾”。這種結構利於節約內存空間。
單向循環鏈表：
雙向循環鏈表：
循環鏈表中第一個節點的前一個節點就是最後一個節點，反之亦然。循環鏈表的無邊界
使得在這樣的鏈表設計算法方面會比普通鏈表具有更大的自由度，帶來更多的便利性。
總結一下
單向之優勢：雖然雙向鏈表和循環鏈表相比單鏈表具有一些優點，但是單向鏈表也有一些優點，在某些情況下更受歡迎。單鏈線性列表是一種遞歸數據結構，因爲它包含一個指向同一類型的較小對象的指針。由於這個原因，對單向鏈表的許多操作(比如合併兩個列表，或者以相反的順序枚舉元素)通常具有非常簡單的遞歸算法，比使用迭代命令的解決方案都要簡單。雖然這些遞歸解決方案可以適用於雙重鏈表和循環鏈表，但這些過程通常需要額外的參數和更復雜的基本操作。
雙向vs單向：雙向鏈表每個節點需要額外的指針存儲空間，而且其基本操作開銷更大，所以這種易用性是有代價的，易用性體現在允許從兩個方向對列表進行快速而簡單的順序訪問。在雙鏈表中，只要給定一個節點的地址，就可以在簡單幾步操作中插入或刪除該節點。要在單鏈表中執行同樣的操作，必須從首節點先遍歷找到該節點的前一個節點。
應用而言：在Linux內核以及RTOS的任務調度管理中鏈表都有應用，實際編程中什麼時候用，只需要明白數據結構的優勢及劣勢即可做出靈活的取捨。
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