python数据结构——单链表

• 链表
• python实现链表
  • 链表的初始化
  • 创建
  • 元素的插入和删除
  • 链表的遍历
  • 元素的查询
  • 链表的删除
  • 链表的逆序
  • 判断链表是否有环等

链表

链表是一种常见的基础数据结构，结构体指针在这里得到了充分的利用。链表可以动态的进行存储分配，也就是说，链表是一个功能极为强大的数组，他可以在节点中定义多种数据类型，还可以根据需要随意增添，删除，插入节点。

链表的基本结构

链表是通过一个个节点（Node）组成的，每个节点都包含了称为数据域（value）和指针域（next）的基本单元，它也是一种递归的数据结构。它能保持数据之间的逻辑顺序，但存储空间不必按照顺序存储。

链表的基本元素

• Node(节点)：节点包括两个部分，左边为值域（存放用户数据），右边为指针域（存放指向下一个元素的指针）

• head：指向第一个节点
• tail：指向最后一个节点
• None：链表的最后一个节点的指针域为None值

python实现链表

由于python是动态语言，没有固定类型，可以直接把对象赋值给新的变量，所以在python上一切皆为对象的原理实现链表的操作

1. 实现一个简单的单向链表
   步骤：
   • 创建Node（节点）类
     • 值域：存放数据
     • 指针域：存放指向下一个元素的指针
   • 创建一个单链表结构
     • 初始化链表
     • 检测是否为空链表
     • head
     • tail
2. python实现

• 创建一个节点类并测试

'''
新建单链表Node节点类
'''
'''
新建单链表Node节点类
'''
class Node():
    def __init__(self, value=None, next=None):
        self.value = value
        self.next = next      
    def get_value(self):
        return self.value
    def get_next(self):
        return self.next
    def set_value(self, value):
        self.value = value
    def set_next(self, next):
        self.next = next

head = None
for i in range(1, 6):
    head = Node(i,head)
while head != None:
    print(head.value) # 输出：5,4,3,2,1,
    head = head.next

此时链表结构为：

• 单链表结构

其中包括：

• 初始化链表
• 判断链表是否为空
• 插入节点
  链表末尾插入节点
  • 判断是否为空链表
  • 空链表则头结点指向该节点，length加一
  • 非空链表则插入节点到最后一个，length加一
• 链表长度
• 删除节点
  • 判断链表是否为空
  • 判断删除的是否为头结点
  • 判断删除的长度是都合法
  • 找到要删除的节点的前一个节点，然后将该节点的下一个指针指向要删除的节点的下一个节点
  • 删除节点后length减一
• 修改节点
  • 判断链表是否为空
  • 判断index是否合法
  • 找到待修改节点，修改其value值
• 查找链表
  • 判断链表是否为空
  • 遍历链表查找节点是否存在

'''
新建一个链表类
'''
class LinkList():
    def __init__(self):
        # 初始化链表头结点以及链表的长度
        self.head = Node()
        self.length = 0
    def isEmpty(self):
        return self.length == 0
    def append(self, value):
        '''
            链表末尾插入节点
            * 判断是否为空链表
                * 空链表则头结点指向该节点，length加一
                * 非空链表则插入节点到最后一个，length加一
        '''
        node = Node(value)
        if self.length == 0:
            self.head.next = node
            self.length += 1
        else:
            tempNode = self.head.next
            while tempNode.next:
                tempNode = tempNode.next
            tempNode.next = node
            self.length += 1
    def len(self):
        return self.length
    def remove(self, index):
        '''
            * 判断链表是否为空
            * 判断删除的是否为头结点
            * 判断删除的长度是否合法
            * 找到要删除的节点的前一个节点，然后将该节点的下一个指针指向要删除的节点的下一个节点
            * 删除节点后length减一
        '''
        if self.isEmpty():
            print('Error LinkList Length...')
        elif (index <= 0 or index > self.length):
            print('Error Length...')
        elif index == 1:
            p = self.head.next
            self.head = p
            self.length -= 1
        else:
            p = self.head.next
            for i in range(2, index):
                p = p.next
            q = p.next
            p.next = q.next
            self.length -= 1
    def update(self, index, value):
        '''
            * 判断链表是否为空
            * 判断index是否合法
            * 找到待修改节点，修改其value值
        '''
        if self.isEmpty():
            print('This LinkList Is Empty...')
        elif (index <= 0 or index > self.length):
            print('Error Length...')
        else:
            p = self.head.next
            for i in range(1, index):
                p = p.next
            p.value = value
    def search(self, value):
        '''
            * 判断链表是否为空
            * 遍历链表查找节点是否存在
        '''
        if self.isEmpty():
            print('This LinkList Is Empty...')
        else:
            p = self.head.next
            for i in range(1, self.length + 1):
                if p.value == value:
                    print('Search Success!')
                    break
                elif i == self.length and p.value != value:
                    print('Search Faild!')
                else:
                    p = p.next
            

源码地址

参考文献：

• 链表基础知识总结
• c语言链表详解（超详细）
• python数据结构之链表