Liste liée est une structure de données linéaire, dans laquelle les éléments ne sont pas stockés à un emplacement contigu, mais sont plutôt liés à l'aide de pointeurs. La liste chaînée forme une série de nœuds connectés, où chaque nœud stocke les données et l'adresse du nœud suivant.

Structure du nœud : Un nœud dans une liste chaînée se compose généralement de deux composants :
Données: Il contient la valeur réelle ou les données associées au nœud.
Pointeur suivant : Il stocke l'adresse mémoire (référence) du nœud suivant dans la séquence.
Tête et queue : La liste chaînée est accessible via le nœud principal, qui pointe vers le premier nœud de la liste. Le dernier nœud de la liste pointe vers NULL ou nullptr, indiquant la fin de la liste. Ce nœud est connu sous le nom de nœud de queue.

Pourquoi une structure de données de liste chaînée est-elle nécessaire ?

Voici quelques avantages d’une liste chaînée répertoriée ci-dessous, elle vous aidera à comprendre pourquoi il est nécessaire de le savoir.

• Structure de données dynamique : La taille de la mémoire peut être allouée ou désallouée au moment de l'exécution en fonction de l'opération d'insertion ou de suppression.
• Facilité d'insertion/suppression : L'insertion et la suppression d'éléments sont plus simples que les tableaux puisqu'aucun élément ne doit être déplacé après l'insertion et la suppression, seule l'adresse doit être mise à jour.
• Utilisation efficace de la mémoire : Comme nous le savons, la liste chaînée est une structure de données dynamique dont la taille augmente ou diminue selon les besoins, ce qui évite le gaspillage de mémoire.
• Mise en œuvre: Diverses structures de données avancées peuvent être implémentées à l'aide d'une liste chaînée comme une pile, une file d'attente, un graphique, des cartes de hachage, etc.

Exemple:

Dans un système, si nous maintenons une liste triée d'identifiants dans un tableau id[] = [1000, 1010, 1050, 2000, 2040].

Si nous voulons insérer un nouvel ID 1005, alors pour conserver l'ordre de tri, nous devons déplacer tous les éléments après 1000 (sauf 1000).

La suppression est également coûteuse avec les tableaux, sauf si certaines techniques spéciales sont utilisées. Par exemple, pour supprimer 1010 dans id[], tout ce qui se trouve après 1010 doit être déplacé car cela nécessite beaucoup de travail, ce qui affecte l'efficacité du code.

Types de listes chaînées :

Il existe principalement trois types de listes chaînées :

1. Liste à lien unique
2. Liste à double chaînage
3. Liste chaînée circulaire

1. Liste à lien unique :

Dans une liste à chaînage unique, chaque nœud contient une référence au nœud suivant dans la séquence. Le parcours d’une liste à chaînage unique s’effectue dans le sens direct.

Liste à lien unique

2. Liste à double lien :

Dans une liste doublement chaînée, chaque nœud contient des références aux nœuds suivant et précédent. Cela permet un parcours vers l'avant et vers l'arrière, mais nécessite de la mémoire supplémentaire pour la référence vers l'arrière.

Liste à double lien

3. Liste chaînée circulaire :

Dans une liste chaînée circulaire, le dernier nœud pointe vers le nœud principal, créant une structure circulaire. Il peut être simple ou double.

circuit additionneur complet

Liste chaînée circulaire

Opérations sur les listes liées

1. Insertion : L'ajout d'un nouveau nœud à une liste chaînée implique d'ajuster les pointeurs des nœuds existants pour maintenir la séquence appropriée. L'insertion peut être effectuée au début, à la fin ou à n'importe quelle position de la liste.
2. Effacement : La suppression d'un nœud d'une liste chaînée nécessite d'ajuster les pointeurs des nœuds voisins pour combler le vide laissé par le nœud supprimé. La suppression peut être effectuée au début, à la fin ou à n’importe quelle position de la liste.
3. Recherche : La recherche d'une valeur spécifique dans une liste chaînée implique de parcourir la liste à partir du nœud principal jusqu'à ce que la valeur soit trouvée ou que la fin de la liste soit atteinte.

Analyse de complexité de la liste chaînée :

• Complexité temporelle : O(n)
• Espace auxiliaire : O(n)

Avantages des listes liées

• Taille dynamique : Les listes chaînées peuvent augmenter ou diminuer de manière dynamique, car l'allocation de mémoire est effectuée au moment de l'exécution.
• Insertion et suppression : L'ajout ou la suppression d'éléments d'une liste chaînée est efficace, en particulier pour les grandes listes.
• La flexibilité: Les listes chaînées peuvent être facilement réorganisées et modifiées sans nécessiter un bloc de mémoire contigu.

Inconvénients des listes liées

• Accès aléatoire: Contrairement aux tableaux, les listes chaînées ne permettent pas d'accéder directement aux éléments par index. Une traversée est nécessaire pour atteindre un nœud spécifique.
• Mémoire supplémentaire : Les listes liées nécessitent de la mémoire supplémentaire pour stocker les pointeurs, par rapport aux tableaux.

Conclusion:

Les listes chaînées sont des structures de données polyvalentes qui fournissent une allocation dynamique de mémoire et des opérations d'insertion et de suppression efficaces. Comprendre les bases des listes chaînées est essentiel pour tout programmeur ou passionné d’informatique. Grâce à ces connaissances, vous pouvez implémenter des listes chaînées pour résoudre divers problèmes et élargir votre compréhension des structures de données et des algorithmes.