python数据结构之链表（一）

数据结构是计算机科学必须掌握的一门学问，之前很多的教材都是用C语言实现链表，因为c有指针，可以很方便的控制内存，很方便就实现链表，其他的语言，则没那么方便，有很多都是用模拟链表，不过这次，我不是用模拟链表来实现，因为python是动态语言，可以直接把对象赋值给新的变量。

好了，在说我用python实现前，先简单说说链表吧。在我们存储一大波数据时，我们很多时候是使用数组，但是当我们执行插入操作的时候就是非常麻烦，看下面的例子，有一堆数据1,2,3,5,6,7我们要在3和5之间插入4,如果用数组，我们会怎么做？当然是将5之后的数据往后退一位，然后再插入4,这样非常麻烦，但是如果用链表，我就直接在3和5之间插入4就行，听着就很方便。

那么链表的结构是怎么样的呢？顾名思义，链表当然像锁链一样，由一节节节点连在一起，组成一条数据链。

链表的节点的结构如下：

data

next

data为自定义的数据，next为下一个节点的地址。

链表的结构为，head保存首位节点的地址：

接下来我们来用python实现链表

python实现链表

首先，定义节点类Node：

class Node:
    '''
    data: 节点保存的数据
    _next: 保存下一个节点对象
    '''
    def __init__(self, data, pnext=None):
        self.data = data
        self._next = pnext

    def __repr__(self):
        '''
        用来定义Node的字符输出，
        print为输出data
        '''
        return str(self.data)

然后，定义链表类：

链表要包括：

属性：

链表头：head

链表长度：length

方法：

判断是否为空: isEmpty()

def isEmpty(self):
    return (self.length == 0

增加一个节点(在链表尾添加): append()

def append(self, dataOrNode):
    item = None
    if isinstance(dataOrNode, Node):
        item = dataOrNode
    else:
        item = Node(dataOrNode)

    if not self.head:
        self.head = item
        self.length += 1

    else:
        node = self.head
        while node._next:
            node = node._next
        node._next = item
        self.length += 1

删除一个节点: delete()

#删除一个节点之后记得要把链表长度减一
def delete(self, index):
    if self.isEmpty():
        print "this chain table is empty."
        return

    if index < 0 or index >= self.length:
        print 'error: out of index'
        return
    #要注意删除第一个节点的情况
    #如果有空的头节点就不用这样
    #但是我不喜欢弄头节点
    if index == 0:
        self.head = self.head._next
        self.length -= 1
        return

    #prev为保存前导节点
    #node为保存当前节点
    #当j与index相等时就
    #相当于找到要删除的节点
    j = 0
    node = self.head
    prev = self.head
    while node._next and j < index:
        prev = node
        node = node._next
        j += 1

    if j == index:
        prev._next = node._next
        self.length -= 1

修改一个节点: update()

def update(self, index, data):
    if self.isEmpty() or index < 0 or index >= self.length:
        print 'error: out of index'
        return
    j = 0
    node = self.head
    while node._next and j < index:
        node = node._next
        j += 1

    if j == index:
        node.data = data

查找一个节点: getItem()

def getItem(self, index):
    if self.isEmpty() or index < 0 or index >= self.length:
        print "error: out of index"
        return
    j = 0
    node = self.head
    while node._next and j < index:
        node = node._next
        j += 1

    return node.data

查找一个节点的索引: getIndex()

def getIndex(self, data):
    j = 0
    if self.isEmpty():
        print "this chain table is empty"
        return
    node = self.head
    while node:
        if node.data == data:
            return j
        node = node._next
        j += 1

    if j == self.length:
        print "%s not found" % str(data)
        return

插入一个节点: insert()

def insert(self, index, dataOrNode):
    if self.isEmpty():
        print "this chain tabale is empty"
        return

    if index < 0 or index >= self.length:
        print "error: out of index"
        return

    item = None
    if isinstance(dataOrNode, Node):
        item = dataOrNode
    else:
        item = Node(dataOrNode)

    if index == 0:
        item._next = self.head
        self.head = item
        self.length += 1
        return

    j = 0
    node = self.head
    prev = self.head
    while node._next and j < index:
        prev = node
        node = node._next
        j += 1

    if j == index:
        item._next = node
        prev._next = item
        self.length += 1

清空链表: clear()

def clear(self):
    self.head = None
    self.length = 0

以上就是链表类的要实现的方法。

执行的结果：

接下来是完整代码：

 # -*- coding:utf8 -*-
 #/usr/bin/env python

 class Node(object):
     def __init__(self, data, pnext = None):
         self.data = data
         self._next = pnext

     def __repr__(self):
         return str(self.data)

 class ChainTable(object):
     def __init__(self):
         self.head = None
         self.length = 0

     def isEmpty(self):
         return (self.length == 0)

     def append(self, dataOrNode):
         item = None
         if isinstance(dataOrNode, Node):
             item = dataOrNode
         else:
             item = Node(dataOrNode)

         if not self.head:
             self.head = item
             self.length += 1

         else:
             node = self.head
             while node._next:
                 node = node._next
             node._next = item
             self.length += 1

     def delete(self, index):
         if self.isEmpty():
             print "this chain table is empty."
             return

         if index < 0 or index >= self.length:
             print 'error: out of index'
             return

         if index == 0:
             self.head = self.head._next
             self.length -= 1
             return

         j = 0
         node = self.head
         prev = self.head
         while node._next and j < index:
             prev = node
             node = node._next
             j += 1

         if j == index:
             prev._next = node._next
             self.length -= 1

     def insert(self, index, dataOrNode):
         if self.isEmpty():
             print "this chain tabale is empty"
             return

         if index < 0 or index >= self.length:
             print "error: out of index"
             return

         item = None
         if isinstance(dataOrNode, Node):
             item = dataOrNode
         else:
             item = Node(dataOrNode)

         if index == 0:
             item._next = self.head
             self.head = item
             self.length += 1
             return

         j = 0
         node = self.head
         prev = self.head
         while node._next and j < index:
             prev = node
             node = node._next
             j += 1

         if j == index:
             item._next = node
             prev._next = item
             self.length += 1

     def update(self, index, data):
         if self.isEmpty() or index < 0 or index >= self.length:
             print 'error: out of index'
             return
         j = 0
         node = self.head
         while node._next and j < index:
             node = node._next
             j += 1

         if j == index:
             node.data = data

     def getItem(self, index):
         if self.isEmpty() or index < 0 or index >= self.length:
             print "error: out of index"
             return
         j = 0
         node = self.head
         while node._next and j < index:
             node = node._next
             j += 1

         return node.data

     def getIndex(self, data):
         j = 0
         if self.isEmpty():
             print "this chain table is empty"
             return
         node = self.head
         while node:
             if node.data == data:
                 return j
             node = node._next
             j += 1

         if j == self.length:
             print "%s not found" % str(data)
             return

     def clear(self):
         self.head = None
         self.length = 0

     def __repr__(self):
         if self.isEmpty():
             return "empty chain table"
         node = self.head
         nlist = ''
         while node:
             nlist += str(node.data) + ' '
             node = node._next
         return nlist

     def __getitem__(self, ind):
         if self.isEmpty() or ind < 0 or ind >= self.length:
             print "error: out of index"
             return
         return self.getItem(ind)

     def __setitem__(self, ind, val):
         if self.isEmpty() or ind < 0 or ind >= self.length:
             print "error: out of index"
             return
         self.update(ind, val)

     def __len__(self):
         return self.length

python链表

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作者：陈栋权

时间：2016/09/19

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