擁抱「資料結構」的「演算法」(04) - 單向連結串列 Singly Linked List

 

前言

陣列有一個很大的特色，就是一定要預留一段的連續空間來儲存資料，所以當有空間已經用完，且有額外的資料想要存入時，就會非常不方便，所以今天要來介紹另外一種線性串列，這一種資料結構稱為連結串列 Linked List，不用像陣列那樣需要在一開始就保留連續空間，串列的資料可以存在任意的位置，然後透過連結將資料一個一個串起來，讓我們一起來看看生活中的例子吧

生活常識

保健盒

你還記得小美吃保健食品的故事嗎？有沒有哪些情境是讓你印象深刻的，像我自己覺得保健食品盒雖然格子很多很方便，但是如果遇到放錯格子或想調整保健品的順序，真的會很崩潰，因為可能要把保健品通通拿出來再重新放一遍，很曠日廢時，但其實有一種保健盒很方便，提供了組裝功能，我們一起來看看下面的圖：


圖片來源:momo

透過上圖，可以觀察到，每個盒子左右兩邊，分別做了凸槽與凹槽設計，意思也就是說，每個盒子都是獨立的，可以單獨一格使用，也可以把很多格串再一起使用，增加了很多彈性，如果想要調整順序或數量都是很容易的事情，如果放錯格子或放錯順序，完全不需要把保健品拿出來，只需要將小格子拆下來，再重新組合即可，不像一體成形的盒子那樣，要調整就只能大搬風，保健品通通要拿出來

車廂

生活中會接觸到交通工具，像是火車，也是將很多車廂串在一起，今天要增加車廂或是減少車廂，都可以處理，因為車廂可以放在倉庫，需要用到在去挪出來並串到火車上，用講的可能不好理解，一起來欣賞一下網友提供的youtube影片

加掛車廂

維修車廂

兔子舞

童年回憶XD，每個人將雙手搭在前者的肩膀看，然後進行左跳右跳、跳跳跳的團康活動，透過我們的雙手可以快速的將人串再一起，讓活動氣氛達到最高點XD


圖片來源:百度百科

人脈弱連結

不知道你有沒有這樣的經驗，當今天認識一個新朋友的時候，互相加 Facebook 好友時，才發現其實你與對方有很多共同朋友，但之前都不知道；亦或是從對方的朋友清單中，發現他認識某某領域的朋友，是你也很想認識，想請他引薦的，其實人與人之間也存在某種連結，或是我們常常說的緣分，如果今天跟對方沒有緣分，就像兩條平行線，永遠沒有交集XD，如果想要有交集，就必須創造連結

如果今天小美，想邀請祖克伯來公司演講，但小美不認識祖克伯，但小美曾聽過自己的朋友小明說，他朋友小華的爸爸是祖克伯，所以今天小美在不認識小華的情況下，想要聯繫到祖克伯，就必須先拜託小明，小明再去拜託小華，小華再去拜託自己的爸爸祖克伯，才能成功讓小美直接聯繫到祖克伯

專業知識 - 單向連結串列 Singly Linked List

連結串列有細分單向、雙向與環狀連結串列，今天先來講單向連結串列

特性

  1. 不需要預留固定數量且一段連續的儲存空間
  2. 一個節點包含資料與指標
  3. 必須單向依序讀取節點，透過指標，才知道下一個要讀取哪個節點(無法像陣列透過索引就能讀取資料)
  4. 插入或新增節點很方便，只要改變指標即可

火車例子

  1. 不需要指定大小，不需要預留一段連續的儲存空間
    車廂數量沒有固定值，車廂可隨意調整，不需要連續

  2. 一個節點包含資料與指標
    每個車廂都可以載人，並且會以連接器串接下一個車廂

  3. 必須依序讀取節點，透過指標，才知道下一個要讀取哪個節點(無法像陣列透過索引就能讀取資料)
    火車進站時，一定會先看到第一車廂、第二車廂，依序到最後一節車廂，你一定要站在月台看到最後面，才會知道這個車次的最後一個車廂是什麼，可能是夜間婦女車廂也不一定

  4. 插入或新增節點很方便，只要改變指標即可
    如果今天鐵路局發現，下班時間搭乘人數很多，就可以考慮加掛車廂。如果進廠維修時，發現第四車廂發生故障，可直接將故障車廂卸下，並將正常的第三車廂繼續串接第五車廂，只要調整車廂與車廂之間的連結器即可

今日小結

可能會覺得串列好像比陣列更好用，其實兩者還是要依照實際需求來使用，雖然串列中的節點，可快速的新增或移除，但如果今天想快速存取某一個節點，則非常不方便，因為串列之間的節點必須依序讀取才會知道節點的指標指向哪裡，不像陣列可以透果索引直接存取資料，例如小美想到找到祖柏克，就只能透過朋友間的層層聯繫，才能找到人，但如果小美今天知道祖柏克住在哪，就能直接找到他，就不需要透過朋友穿針引線的幫忙囉，同一件事情根據情況不同，所使用的方式也會不同

今日謎題

小美發現之前的神祕客就是小乖，他想跟小乖開啟對話，但他們兩個人並不認識，必須逐一請小明、小華、小草與小英轉達，才能將訊息傳達給小乖，請問你有發現神秘圖形嗎？



昨日解謎

解謎說明：要清楚二維陣列的存取使用方式，透過索引找到相對應的儲存位置，答案就呼之欲出囉

Maps[2,2] = D
Maps[0,1] = I
Maps[3,0] = M
Maps[1,3] = E
Maps[4,0] = N
Maps[5,0] = S
Maps[5,3] = I
Maps[4,1] = O
Maps[7,1] = N

答案就是DIMENSION，維度 Dimension，你答對了嗎XD


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