Danh sách liên kết

Trong khoa học máy tính, danh sách liên kết (tiếng Anh: linked list) là một tập hợp tuyến tính các phần tử dữ liệu, với thứ tự không được đưa ra bởi vị trí vật lý của chúng trong bộ nhớ. Thay vào đó, mỗi phần tử chỉ đến phần tử tiếp theo. Nó là một cấu trúc dữ liệu bao gồm một tập hợp các nút cùng thể hiện một dãy. Ở dạng cơ bản nhất, mỗi nút chứa: dữ liệu, và một tham chiếu (hay nói cách khác là liên kết) tới nút kế tiếp trong dãy. Cấu trúc này cho phép chèn hay loại bỏ phần tử khỏi bất kì vị trí nào trong trong chuỗi một cách hiệu quả trong quá trình lặp. Các biến thể phức tạp hơn như thêm các liên kết bổ sung, cho phép chền hay loại bỏ các nút hiệu quả hơn tại vị trí bất kì. Một nhược điểm của danh sách liên kết là thời gian truy cập là tuyến tính (và khó thực thi ống dẫn). Truy cập nhanh hơn, ví dụ như truy cập ngẫu nhiên, là không khả thi. Mảng có vùng đệm (cache locality) tốt hơn so với danh sách liên kết.

Một danh sách liên kết có nút chứa 2 trường: một giá trị nguyên và một nút liên kết đến nút tiếp theo. Nút cuối cùng được liên kết với bộ kết thúc (terminator) để biểu thị phần cuối của danh sách.

Danh sách liên kết là một trong những cấu trúc dữ liệu đơn giản và phổ biến nhất. Nó có thể được dùng để hiện thực một số kiểu dữ liệu trừu tượng phổ biến khác, bao gồm danh sách (list), ngăn xếp (stack), hàng đợi, mảng kết hợp, và S-expression, mặc dù không có gì lạ khi hiện thực các cấu trúc dữ liệu đó mà không dựa trên nền tảng của danh sách liên kết.

Lợi ích chính của danh sách liên kết so với mảng thông thường là các phần tử danh sách có thể được chèn hay xóa một cách dễ dàng mà không cần phân bổ lại hoặc sắp xếp lại toàn bộ cấu trúc vì các mục dữ liệu không cần được lưu trữ liên tục trong bộ nhớ hay trên đĩa, trong khi tái cấu trúc một mảng tại thời gian chạy là một hoạt động tốn kém hơn nhiều. Danh sách liên kết cho phép chèn hay xóa nút tại bất kì điểm nào trong danh sách.

Mặc khác, vì bản thân danh sách liên kết được liên kết đơn giản nên không cho phép truy cập ngẫu nhiên tới dữ liệu hoặc bất kì hình thức đánh chỉ mục hiệu quả nào, nhiều toán tử cơ bản như lấy nút cuối cùng của danh sách, tìm một nút có chứa dữ liệu đã cho, hay tìm vị trí của nút để chèn một nút mới sẽ yêu cầu lặp qua hầu hết hoặc tất cả các phần tử của danh sách. Những ưu điểm và nhược điểm của danh sách liên kết được đưa ra dưới đây. Danh sách liên kết là động, vì vậy độ dài của nó có thể tăng hay giảm khi cần thiết. Mỗi nút không cần phải theo nút trước đó trong bộ nhớ.

Tham khảo

• Juan, Angel (2006). “Ch20 –Data Structures; ID06 - PROGRAMMING with JAVA (slide part of the book 'Big Java', by CayS. Horstmann)” (PDF). tr. 3.
• Black, Paul E. (16 tháng 8 năm 2004). Pieterse, Vreda; Black, Paul E. (biên tập). “linked list”. Dictionary of Algorithms and Data Structures. National Institute of Standards and Technology. Truy cập ngày 14 tháng 12 năm 2004.
• Antonakos, James L.; Mansfield, Kenneth C., Jr. (1999). Practical Data Structures Using C/C++. Prentice-Hall. tr. 165–190. ISBN 0-13-280843-9.
• Collins, William J. (2005) [2002]. Data Structures and the Java Collections Framework. New York: McGraw Hill. tr. 239–303. ISBN 0-07-282379-8.
• Cormen, Thomas H.; Leiserson, Charles E.; Rivest, Ronald L.; Stein, Clifford (2003). Introduction to Algorithms. MIT Press. tr. 205–213, 501–505. ISBN 0-262-03293-7.
• Cormen, Thomas H.; Leiserson, Charles E.; Rivest, Ronald L.; Stein, Clifford (2001). “10.2: Linked lists”. Introduction to Algorithms (ấn bản 2). MIT Press. tr. 204–209. ISBN 0-262-03293-7.
• Green, Bert F., Jr. (1961). “Computer Languages for Symbol Manipulation”. IRE Transactions on Human Factors in Electronics (2): 3–8. doi:10.1109/THFE2.1961.4503292.
• McCarthy, John (1960). “Recursive Functions of Symbolic Expressions and Their Computation by Machine, Part I”. Communications of the ACM. 3 (4): 184. doi:10.1145/367177.367199.
• Knuth, Donald (1997). “2.2.3-2.2.5”. Fundamental Algorithms (ấn bản 3). Addison-Wesley. tr. 254–298. ISBN 0-201-89683-4.
• Newell, Allen; Shaw, F. C. (1957). “Programming the Logic Theory Machine”. Proceedings of the Western Joint Computer Conference: 230–240.
• Parlante, Nick (2001). “Linked list basics” (PDF). Stanford University. Truy cập ngày 21 tháng 9 năm 2009.
• Sedgewick, Robert (1998). Algorithms in C. Addison Wesley. tr. 90–109. ISBN 0-201-31452-5.
• Shaffer, Clifford A. (1998). A Practical Introduction to Data Structures and Algorithm Analysis. New Jersey: Prentice Hall. tr. 77–102. ISBN 0-13-660911-2.
• Wilkes, Maurice Vincent (1964). “An Experiment with a Self-compiling Compiler for a Simple List-Processing Language”. Annual Review in Automatic Programming. Pergamon Press. 4 (1): 1. doi:10.1016/0066-4138(64)90013-8.
• Wilkes, Maurice Vincent (1964). “Lists and Why They are Useful”. Proceeds of the ACM National Conference, Philadelphia 1964. ACM (P–64): F1–1.
• Shanmugasundaram, Kulesh (4 tháng 4 năm 2005). “Linux Kernel Linked List Explained”. Truy cập ngày 21 tháng 9 năm 2009.

Liên kết ngoài

• Description from the Dictionary of Algorithms and Data Structures
• Introduction to Linked Lists, Stanford University Computer Science Library
• Linked List Problems, Stanford University Computer Science Library
• Open Data Structures - Chapter 3 - Linked Lists
• Patent for the idea of having nodes which are in several linked lists simultaneously (note that this technique was widely used for many decades before the patent was granted)