内核中链表O(1)的添加、删除操作

　　Linux内核中标准链表实现上采用的是环形双向链表。链表结构的定义在<linux/list.h>中，

　　struct list_head {

　　struct list_head *next, *prev;

　　}

　　在内核中，链表中的任何一个节点都可以作为头节点，从另外一个角度而言，也就是说，链表中没有头节点。

　　（1）       由于是双向链表，所以链表很容易实现向前或向后访问

　　（2）       由于是环形链表，所以我们很容易从任意一个节点开始遍历整个链表

　　（3）       由于是双向环形链表，我们很容易实现O(1)的链表添加、删除操作

　　链表的插入

　　/*

　　* Insert a new entry between two known consecutive entries.

　　*

　　* This is only for internal list manipulation where we know

　　* the prev/next entries already!

　　*/

　　static inline void __list_add(struct list_head *new,

　　struct list_head *prev,

　　struct list_head *next)

　　{

　　next->prev = new;

　　new->next = next;

　　new->prev = prev;

　　prev->next = new;

　　}

　　已知插入的位置，只需进行四次赋值就可完成链表元素的插入

　　双向链表的使用一般支持节点的前向插入和后向插入，通过上述__list_add我们都可以实现，例如，对于特定的头节点struct list_head *head，前向插入可以通过

　　__list_add(new, head->prev, head)

　　实现，后向插入可以通过

　　__list_add(new, head, head->next)

　　实现

　　链表的删除

　　/*

　　* Delete a list entry by making the prev/next entries

　　* point to each other.

　　*

　　* This is only for internal list manipulation where we know

　　* the prev/next entries already!

　　*/

　　static inline void __list_del(struct list_head * prev, struct list_head * next)

　　{

　　next->prev = prev;

　　prev->next = next;

　　}

　　显然，上述插入和删除操作显然是O(1)的。

　　实际上，对于单项链表，我们也能够实现O(1)的插入和删除操作的

　　假设单向链表的定义为

　　struct list_node {

　　int data;

　　struct list_node *next;

　　}

　　对于单向链表，一般为了操作方便，会加上一个链表头，链表头指向链表的第一个元素，当链表头的next指针为0时，链表为空。

　　对于上述定义的单向链表，我们O(1)的插入和删除操作实现如下：

　　/*Insert a new node before specified node*/

　　static inline void __list_add(struct list_node *new,

　　struct list_node *node)

　　{

　　int tmp = node->data;

　　node->data = new->data;

　　new->data = tmp;

　　new->next = node->next;

　　node->next = new;

　　}

　　前向插入的难点在于单向链表中我们无法以O(1)的代价得到当前节点的前一个节点，但如果我们将new和node的内容交换以后，问题变成了在node后向插入一个节点，这个问题就会很简单。

　　删除操作

　　static inline void __list_del(struct list_node *head,

　　struct list_node *node)

　　{

　　if (head == node){

　　return;

　　}else if (node->next == 0){

　　struct list_node *tmp = head;

　　while (tmp->next != node){

　　tmp = tmp->next;

　　}

　　tmp->next = 0;

　　} else {

　　struct list_node *tmp = node->next;

　　node->data = tmp->data;

　　node->next = tmp->next;

　　free_node(tmp);

　　}

　　}

　　上述代码中，当被删除节点不是链表尾节点时，我们只需将被删除节点的后一个节点拷贝到被删除节点，然后释放掉后一个节点即可；当被删除节点是链表尾节点时，由于我们必须重置被删除节点的前一个节点的next指针为空，因此需要从头遍历链表。

　　删除操作的复杂度分析可以这样来做：假设链表的长度为n，当删除的是第1至n-1个节点时，需要查找n-1次（每个节点各超找一次），当删除的是第n个节点时，需要查找n-1次，所以平均的查找次数为(2*(n-1))/n，可以看出，平均计算复杂度仍然是O(1)。

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