链表数据结构的应用

链表是一种线性数据结构，其中的元素未存储在连续的内存位置。链接列表中的元素使用指针链接，如下图所示：

链表在计算机科学中的应用–

1. 堆栈和队列的实现
2. 图的实现：图的邻接列表表示最为流行，它使用链接列表来存储相邻的顶点。
3. 动态内存分配：我们使用空闲块的链表。
4. 维护名称目录
5. 对长整数执行算术运算
6. 通过将常数存储在链表的节点中来处理多项式
7. 代表稀疏矩阵

链表在现实世界中的应用-

1. 图像查看器–上一个和下一个图像已链接，因此可以通过“下一个”和“上一个”按钮进行访问。
2. Web浏览器中的上一页和下一页–我们可以通过按返回和下一个按钮访问在Web浏览器中搜索的上一个和下一个URL，因为它们被链接为链接列表。
3. 音乐播放器–音乐播放器中的歌曲链接到上一首和下一首歌曲。您可以从列表的开头或结尾播放歌曲。

循环链表的应用：

1. 对于实现队列很有用。与此实现不同，如果我们使用循环链接列表，则不需要在前后都维护两个指针。我们可以维护一个指向最后插入的节点的指针，并且始终可以将前一个作为倒数第二个。
2. 循环列表在应用程序中反复遍历列表很有用。例如，当PC上运行多个应用程序时，操作系统通常会将正在运行的应用程序放在列表中，然后在它们之间循环，给它们每个执行时间，然后让它们等待而将CPU分配给另一个应用程序。操作系统使用循环列表很方便，这样，当到达列表末尾时，它可以循环到列表的最前面。
3. 循环双链表用于实现高级数据结构，如斐波那契堆。

一个示例问题：

设计一个有效支持以下操作的数据结构。

1. getMin：获取最小值
2. extractMin：去除最小值
3. getMax：获取最大值
4. extractMax：删除最大值
5. insert：插入一个项目。可以假定插入的项目始终大于到目前为止的最大值。例如，有效的插入顺序是10、12、13、20、50。

双链表是这里的最佳解决方案。我们保持头和尾指针，因为插入的项始终是最大的，所以我们在尾插入。可以在O(1)时间内从头部或尾部删除项目。因此，所有操作都需要O(1)时间。

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