链表的性能优于顺序表

链表和顺序表是常见的两种线性数据结构，它们具有不同的内部实现，分别用于不同的场合。链表是由若干个节点组成的，每个节点包含数据域和指向下一个节点的指针，对于链表的访问需要从头节点开始逐个查找，而顺序表则是由一段连续的内存空间组成，可以通过下标随机访问。在性能方面，链表具有一些优势，本文将从多个角度分析链表相对于顺序表的性能优势。

适用场景

链表和顺序表在内部实现上存在巨大的区别，导致它们在不同的场合下有不同的使用优势。顺序表适用于随机访问的场景，其存储单元的地址是连续的，可通过下标进行快速访问。而链表适用于动态内存管理场景，它不需要预先分配固定大小的空间，新的节点可以在运行时动态地生成并添加到链表中，而且删除节点时可以释放相应的内存空间，这一点在需要经常动态增减元素的场合下非常有优势。

插入和删除操作

链表相比顺序表最大的优势在于插入和删除操作的速度较快。因为链表的每个节点包含下一个节点的指针，插入新节点时只需要修改前一个节点的指针即可，不需要移动其他节点的位置，删除节点时只需要将前一个节点的指针指向下一个节点即可。而顺序表在插入和删除操作时，如果要在中间位置插入或删除元素，需要将该位置后面的元素全部向后或向前移动，以保证内部存储单元的连续性，这就导致了时间复杂度为$O(n)$。

空间利用率

链表和顺序表在空间利用率方面也有所区别。顺序表需要在创建时预先分配一段连续的空间，所以当元素数量较少时，会出现一些浪费空间的情况。而链表在运行时动态生成节点，所以可以根据实际需要精确地控制内存使用情况，节省额外的空间。

缓存行和缓存命中率

现代计算机的内存访问速度相比处理器的运算速度要慢得多。这就引出了一个问题：如何尽可能地降低内存访问次数，提高数据访问效率。缓存是一种性能提升的常用手段，现代计算机中都配备了快速的缓存层以减少内存访问次数。对于顺序表来说，如果它的内存块大小超过了缓存行大小，访问一次就会涉及到两次访问内存块，因此缓存命中率会下降；而链表内存单元分布零散，每个节点之间需要通过指针进行跳转，这访问了更少的内存块，缓存命中率更高，所以在缓存方面链表也具有一定的优势。

综合来看，链表相对于顺序表在插入和删除操作、内存空间管理和缓存命中率等方面具有优势。然而，在需要随机访问元素、空间利用率需要高、常数时间的元素访问时，顺序表仍然更为适合。