数据结构-链表

像数组一样，链表也用来表示一系列的元素。事实上，能用数组来做的事情，一般也可以用链表来做。然而，链表的实现跟数组是不一样的，在不同场景它们会有不同的性能表现。

计算机的内存就像一大堆格子，每格都可以用来保存比特形式的数据。当要创建数组时，程序会在内存中找出一组连续的空格子，给它们起个名字，以便你的应用存放数据，见下图。

计算机能够直接跳到数组的某一索引上。如果代码要求它读取索引4的值，那么计算机只需一步就可以完成任务。重申一次，之所以能够这样，是因为程序事先知道了数组开头所在的内存地址——例如地址是1000——当它想去索引4时，便会自动跳到1004处。

与数组不同的是，组成链表的格子不是连续的。它们可以分布在内存的各个地方。这种不相邻的格子，就叫作结点。

那么问题来了，计算机怎么知道这些分散的结点里，哪些属于这个链表，哪些属于其他链表呢？

这就是链表的关键了：每个结点除了保存数据，它还保存着链表里的下一结点的内存地址。这份用来指示下一结点的内存地址的额外数据，被称为链。链表如下图所示。

此例中，我们的链表包含4项数据："a"、"b"、"c"和"d"。因为每个结点都需要2个格子，头一格用作数据存储，后一格用作指向下一结点的链（最后一个结点的链是null，因为它是终点）​，所以整体占用了8个格子。

若想使用链表，你只需知道第一个结点在内存的什么位置。因为每个结点都有指向下一结点的链，所以只要有给定的第一个结点，就可以用结点1的链找到结点2，再用结点2的链找到结点3……如此遍历链表的剩余部分。

链表相对于数组的一个好处就是，它可以将数据分散到内存各处，无须事先寻找连续的空格子。

实现一个链表

我们用Ruby来写一个链表，最终实现包含两个类：Node和LinkedList。先是Node。

Node类有两个属性：data表示结点所保存的数据，next_node表示指向下一结点的链，使用方法如下。

以上代码创建了4个连起来的结点，它们分别保存着"once"、"upon"、"a"和"time" 4项数据。虽然只用Node也可以创建出链表，但我们的程序无法由此轻易地得知哪个结点是链表的开端。因此我们还得创建一个LinkedList类。下面是一个最基本的LinkedList的写法。

有了这个类，我们就可以用以下代码让程序知道链表的起始位置了。

LinkedList的作用就是一个指针，它指向链表的第一个结点。

既然知道了链表是什么，下一篇文章会写它跟数组的性能对比，观察它们在读取、查找、插入和删除上有何优劣。