python数据结构与算法第七天【链表】
1.链表的定义
如图:

注意:
(1)线性表包括顺序表和链表
(2)顺序表是将元素顺序地存放在一块连续的存储区里
(3)链表是将元素存放在通过链构造的存储快中
2. 单向链表的实现
#!/usr/bin/env python
# _*_ coding:UTF-8 _*_
class Node(object):
def __init__(self, elem):
self.elem = elem
self.next = None
class SingleLinkList(object):
'''单向链表'''
def __init__(self, node=None):
self.__head = node
def add(self, item):
'''向单向链表的头部添加元素'''
node = Node(item)
node.next = self.__head
self.__head = node
return True
def insert(self, pos, item):
'''向单向链表指定位置插入元素'''
if pos <= 0:
self.add(item)
elif pos > self.length() -1:
self.append(item)
else:
pre = self.__head
count = 0
while pos - 1 > count:
count += 1
pre = pre.next
node.next = pre.next
pre.next = node
return True
def append(self, item):
'''向单向链表的尾部追加元素'''
node = Node(item)
cur = self.__head
while cur != None:
if cur.next != None:
cur = cur.next
else:
break
cur.next = node
return True
def remove(self, item):
'''删除元素'''
pre = None
cur = self.__head
while cur != None:
if cur.elem == item:
if pre != None:
pre.next = cur.next
else:
self.__head = cur.next
break
else:
pre = cur
cur = cur.next
return False
def search(self, item):
'''指定元素搜索'''
cur = self.__head
index = 0
while cur != None:
if cur.elem != item:
cur = cur.next
index += 1
else:
return index
return -1
def travel(self):
'''遍历打印单向链表的值'''
cur = self.__head
str = ''
while cur != None and cur.elem != None:
str += '%s' % cur.elem
cur = cur.next
return str
def length(self):
'''返回单向链表的长度'''
cur = self.__head
count = 0
while cur != None:
count += 1
cur = cur.next
return count
def is_empty(self):
return self.__head == None
if __name__ == "__main__":
singleLinkList = SingleLinkList()
print singleLinkList.is_empty()
print singleLinkList.length()
singleLinkList.add(1)
singleLinkList.insert(0, 2)
singleLinkList.append(3)
print singleLinkList.is_empty()
print singleLinkList.length()
print singleLinkList.travel()
print singleLinkList.search(3)
singleLinkList.remove(2)
print singleLinkList.travel()
结果如下:
/Users/liudaoqiang/PycharmProjects/numpy/venv/bin/python /Users/liudaoqiang/Project/python_project/bat_day3/link_list_test.py True 0 False 3 213 2 Process finished with exit code 0
3.链表与顺序表的对比
| 操作 | 链表 | 顺序表 |
| 访问 | O(n) | O(1) |
| 头插法 | O(1) | O(n) |
| 尾插法 | O(n) | O(1) |
| 指定位置插入法 | O(n) | O(n) |
| 存储 | 可以存储在分散的存储空间中;需要存放下一元素的地址,导致占用内存较大 | 只能存放在连续的存储空间中;无需存放下一元素的地址 |
4.单向循环链表的实现
#!/usr/bin/env python
#! _*_ coding:UTF-8 _*_
class Node(object):
'''链表的节点'''
def __init__(self, elem):
'''构造方法'''
self.elem = elem
self.next = None
class SingleCycleLinkList(object):
'''单向循环链表'''
def __init__(self, node=None):
'''构造方法'''
self.__head = node
if node != None:
node.next = node
def is_empty(self):
'''判断单向循环链表是否为空'''
return self.__head == None
def length(self):
'''返回单向循环链表的长度'''
if self.is_empty():
return 0
cur = self.__head
count = 1
while cur.next != self.__head:
count += 1
cur = cur.next
return count
def travel(self):
'''遍历单向循环链表'''
if self.is_empty():
return
cur = self.__head
str = ''
while cur.next != self.__head:
str += '%s ' % cur.elem
cur = cur.next
str += '%s' % cur.elem
return str
def add(self, item):
'''单向循环链表头部插入元素'''
node = Node(item)
if self.is_empty():
self.__head = node
node.next = node
else:
cur = self.__head
while cur.next != self.__head:
cur = cur.next
node.next = self.__head
self.__head = node
cur.next = node
return True
def append(self, item):
'''向单向循环链表尾部插入元素'''
node = Node(item)
if self.is_empty():
self.__head = node
node.next = node
else:
cur = self.__head
while cur.next != self.__head:
cur = cur.next
node.next = self.__head
cur.next = node
return True
def insert(self, pos, item):
'''向单向链表指定位置插入元素'''
if pos <= 0:
self.add(item)
elif pos > self.length() -1:
self.append(item)
else:
pre = self.__head
count = 0
while pos - 1 > count:
count += 1
pre = pre.next
node.next = pre.next
pre.next = node
return True
def remove(self, item):
'''删除单向循环链表中元素'''
if self.is_empty():
return True
cur = self.__head
pre = None
while cur.next != self.__head:
if cur.elem == item:
if cur == self.__head:
rear = self.__head
while rear.next != self.__head:
rear = rear.next
self.__head = cur.next
rear.next = self.__head
else:
pre.next = cur.next
break
else:
pre = cur
cur = cur.next
if cur.item == item:
if cur == self.__head:
self.__head = None
else:
pre.next = cur.next
return True
4.双向链表的实现
class Node(object):
"""双向链表节点"""
def __init__(self, item):
self.item = item
self.next = None
self.prev = None
class DLinkList(object):
"""双向链表"""
def __init__(self):
self._head = None
def is_empty(self):
"""判断链表是否为空"""
return self._head == None
def length(self):
"""返回链表的长度"""
cur = self._head
count = 0
while cur != None:
count += 1
cur = cur.next
return count
def travel(self):
"""遍历链表"""
cur = self._head
while cur != None:
print cur.item,
cur = cur.next
print ""
def add(self, item):
"""头部插入元素"""
node = Node(item)
if self.is_empty():
# 如果是空链表,将_head指向node
self._head = node
else:
# 将node的next指向_head的头节点
node.next = self._head
# 将_head的头节点的prev指向node
self._head.prev = node
# 将_head 指向node
self._head = node
def append(self, item):
"""尾部插入元素"""
node = Node(item)
if self.is_empty():
# 如果是空链表,将_head指向node
self._head = node
else:
# 移动到链表尾部
cur = self._head
while cur.next != None:
cur = cur.next
# 将尾节点cur的next指向node
cur.next = node
# 将node的prev指向cur
node.prev = cur
def search(self, item):
"""查找元素是否存在"""
cur = self._head
while cur != None:
if cur.item == item:
return True
cur = cur.next
return False
def insert(self, pos, item):
"""在指定位置添加节点"""
if pos <= 0:
self.add(item)
elif pos > (self.length()-1):
self.append(item)
else:
node = Node(item)
cur = self._head
count = 0
# 移动到指定位置的前一个位置
while count < (pos-1):
count += 1
cur = cur.next
# 将node的prev指向cur
node.prev = cur
# 将node的next指向cur的下一个节点
node.next = cur.next
# 将cur的下一个节点的prev指向node
cur.next.prev = node
# 将cur的next指向node
cur.next = node
def remove(self, item):
"""删除元素"""
if self.is_empty():
return
else:
cur = self._head
if cur.item == item:
# 如果首节点的元素即是要删除的元素
if cur.next == None:
# 如果链表只有这一个节点
self._head = None
else:
# 将第二个节点的prev设置为None
cur.next.prev = None
# 将_head指向第二个节点
self._head = cur.next
return
while cur != None:
if cur.item == item:
# 将cur的前一个节点的next指向cur的后一个节点
cur.prev.next = cur.next
# 将cur的后一个节点的prev指向cur的前一个节点
cur.next.prev = cur.prev
break
cur = cur.next
if __name__ == "__main__":
ll = DLinkList()
ll.add(1)
ll.add(2)
ll.append(3)
ll.insert(2, 4)
ll.insert(4, 5)
ll.insert(0, 6)
print "length:",ll.length()
ll.travel()
print ll.search(3)
print ll.search(4)
ll.remove(1)
print "length:",ll.length()
ll.travel()
注意:
is_empty() 链表是否为空
length() 链表长度
travel() 遍历链表
add(item) 链表头部添加
append(item) 链表尾部添加
insert(pos, item) 指定位置添加
remove(item) 删除节点
search(item) 查找节点是否存在
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