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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