python实现无序列表：链表

介绍链表前我们先了解下什么是列表。

在对基本数据结构的讨论中，我们使用 Python 列表来实现所呈现的抽象数据类型。列表是一个强大但简单的收集机制，为程序员提供了各种各样的操作。然而，不是所有的编程语言都包括列表集合。在这些情况下，列表的概念必须由程序员实现。

列表是项的集合，其中每个项保持相对于其他项的相对位置。更具体地，我们将这种类型的列表称为无序列表。我们可以将列表视为具有第一项，第二项，第三项等等。我们还可以引用列表的开头（第一个项）或列表的结尾（最后一个项）。为了简单起见，我们假设列表不能包含重复项。

例如，整数 54,26,93,17,77 和 31 的集合可以表示考试分数的简单无序列表。请注意，我们将它们用逗号分隔，这是列表结构的常用方式。当然，Python 会显示这个列表为 [54,26,93,17,77,31]。

1 无序列表抽象数据类型

如上所述，无序列表的结构是项的集合，其中每个项保持相对于其他项的相对位置。下面给出了一些可能的无序列表操作。

List() 创建一个新的空列表。它不需要参数，并返回一个空列表。
add(item) 向列表中添加一个新项。它需要 item 作为参数，并不返回任何内容。假定该 item 不在列表中。
remove(item) 从列表中删除该项。它需要 item 作为参数并修改列表。假设项存在于列表中。
search(item) 搜索列表中的项目。它需要 item 作为参数，并返回一个布尔值。
isEmpty() 检查列表是否为空。它不需要参数，并返回布尔值。
size（）返回列表中的项数。它不需要参数，并返回一个整数。
append(item) 将一个新项添加到列表的末尾，使其成为集合中的最后一项。它需要 item

作为参数，并不返回任何内容。假定该项不在列表中。
index(item) 返回项在列表中的位置。它需要 item 作为参数并返回索引。假定该项在列表中。
insert(pos，item) 在位置 pos 处向列表中添加一个新项。它需要 item作为参数并不返回任何内容。假设该项不在列表中，并且有足够的现有项使其有 pos 的位置。
pop() 删除并返回列表中的最后一个项。假设该列表至少有一个项。
pop(pos) 删除并返回位置 pos 处的项。它需要 pos 作为参数并返回项。假定该项在列表中。

2 python实现无序列表

为了实现无序列表，我们将构造通常所知的链表，外部引用通常被称为链表的头。

2.1 Node类

节点（Node）是链表实现的基本构造，由列表项（item，数据字段）和对下一个节点的引用组成。Node 类包括访问，修改数据和访问下一个引用等常用方法。类的代码如下：

class Node:

    def __init__(self,initdata):

        self.data = initdata

        self.next = None

    def getData(self):

        return self.data

    def getNext(self):

        return self.next

    def setData(self,newdata):

        self.data = newdata

    def setNext(self,newnext):

        self.next = newnext

我们创建一个 Node 对象

temp = Node(93)

Python 引用值 None 将在 Node 类和链表本身发挥重要作用。引用 None 代表没有下一个节点。请注意在构造函数中，最初创建的节点 next 被设置为 None。有时这被称为接地节点，因此我们使用标准接地符号表示对 None 的引用，如下图：

2.2 Unordered List 类

如上所述，无序列表将从一组节点构建，每个节点通过显式引用链接到下一个节点。只要我们知道在哪里找到第一个节点（包含第一个项），之后的每个项可以通过连续跟随下一个链接找到。考虑到这一点，UnorderedList 类必须保持对第一个节点的引用，如下图所示，实现代码如下：

class UnorderedList:

    def __init__(self):

        self.head = None

    def isEmpty(self):

        return self.head == None

    def add(self,item):

        temp = Node(item)

        #更改新节点的下一个引用以引用旧链表的第一个节点

        temp.setNext(self.head)

        #赋值语句设置列表的头

        self.head = temp

        #访问和赋值的顺序不能颠倒，因为head是链表节点唯一的外部引用，颠倒将导致所有原始节点丢失并且不能再被访问

    def size(self):

        current = self.head

        count = 0

        while current != None:

            count = count + 1

            current = current.getNext()

        return count

    def search(self,item):

        current = self.head

        found = False

        while current != None and not found:

            if current.getData() == item:

                found = True

            else:

                current = current.getNext()

        return found

    def remove(self,item):

        current = self.head

        previous = None

        found = False

        while not found:

            if current.getData() == item:

                found = True

            #previous 必须先将一个节点移动到 current 的位置。此时，才可以移动current

            else:

                previous = current

                current = current.getNext()

        #如果要删除的项目恰好是链表中的第一个项，链表的 head 需要改变

        if previous == None:

            self.head = current.getNext()

        else:

            previous.setNext(current.getNext())

2.2.1 add function

链表结构只为我们提供了一个入口点，即链表的头部。所有其他节点只能通过访问第一个节点，然后跟随下一个链接到达。这意味着添加新节点的最简单的地方就在链表的头部。换句话说，我们将新项作为链表的第一项，现有项将需要链接到这个新项后。

2.2.2 链表遍历技术——size，search，remove方法

size方法实现思路如下图：

remove方法实现思路如下图：

remove 方法需要两个逻辑步骤。

第一步搜索，第二部删除。

但是current实际指向的是目标节点的引用，直接删除会删除前一个节点，因此引入previous这个外部引用。

参考资料：《problem-solving-with-algorithms-and-data-structure-using-python》

http://www.pythonworks.org/pythonds