单向链表
单向链表也叫单链表,是链表中最简单的一种形式,它的每个节点包括两个域,一个信息域(元素域),一个链接域。这个链接指向链表中的下一个节点,而最后一个节点的链接域指向一个空值。
单链表操作实现:
is_empty() 链表是否为空
length() 链表长度
travel() 遍历整个链表
add(item) 链表头部添加元素
append(item) 链表尾部添加元素
insert(pos , item) 链表指定位置添加元素
remove(item) 删除节点
search(item) 查找节点是否存在
class Node(object):
'''构造单向链表节点'''
def __init__(self, elem):
self.elem = elem
self.next = None
class SingleLinkList(object):
'''构造单向链表'''
def __init__(self, node=None):
self.__head = node ##双下划线表示私有变量
def is_empty(self):
'''链表是否为空'''
return self.__head is None
def length(self):
'''链表长度'''
#cur游标,用来移动遍历节点
cur = self.__head
#count计数器,记录数量
count = 0
while cur is not None:
count += 1
cur = cur.next
return count
def travel(self):
'''遍历整个链表'''
# cur游标,用来移动遍历节点
cur = self.__head
while cur is not None:
print(cur.elem, end=' ')
cur = cur.next
print('')
def add(self, item):
'''链表头部添加元素'''
node = Node(item)
node.next = self.__head
self.__head = node
def append(self, item):
'''链表尾部添加元素'''
node = Node(item)
if self.is_empty():
self.__head = node
else:
cur = self.__head
while cur.next is not None:
cur = cur.next
cur.next = node
def insert(self, pos, item):
'''链表指定位置添加元素'''
node = Node(item)
pre = self.__head ##pre为游标,最终指向指定位置pos前一个节点
count = 0
if pos <= 0:
self.add(item)
elif pos > (self.length() - 1):
self.append(item)
else:
while count < (pos - 1):
count += 1
pre = pre.next
##循环结束后,pre位于(pos - 1)节点处
node.next = pre.next
pre.next = node
def remove(self, item):
'''删除节点'''
cur = self.__head
pre = None
while cur is not None:
if cur.elem == item:
#先判断此节点是否为首节点
if cur == self.__head: #是首节点
self.__head = cur.next
else:
pre.next = cur.next
break
else:
pre = cur
cur = cur.next
def search(self, item):
'''查找节点是否存在'''
cur = self.__head
while cur is not None:
if cur.elem == item:
return True
else:
cur = cur.next
return False
if __name__ == '__main__':
ll = SingleLinkList()
print(ll.is_empty())
print(ll.length())
ll.append(1)
print(ll.is_empty())
print(ll.length())
ll.append(2)
ll.add(0)
ll.append(3)
ll.append(4)
ll.append(5)
ll.append(6)
ll.insert(-1, -1) #-1,0,1,2,3,4,5,6
ll.travel()
ll.insert(2, 8) #-1,0,8,1,2,3,4,5,6
ll.travel()
ll.insert(10, 7) #-1,0,8,1,2,3,4,5,6,7
ll.travel()
print(ll.search(8)) #Ture
ll.search(10) #False
ll.remove(8)
ll.travel() #-1,0,1,2,3,4,5,6,7
程序运行结果如下:
双向链表
一种更复杂的链表是“双向链表”或“双面链表”。每个节点有两个链接:一个指向前节点,此节点为第一个节点时,指向空值;而另一个指向下一个节点,此节点为最后一个节点时,指向空值。
双向链表操作实现:
is_empty() 链表是否为空
length() 链表长度
travel() 遍历整个链表
add(item) 链表头部添加元素
append(item) 链表尾部添加元素
insert(pos , item) 链表指定位置添加元素
remove(item) 删除节点
search(item) 查找节点是否存在
class Node(object):
'''构造双向链表节点'''
def __init__(self, item):
self.elem = item
self.prev = None
self.next = None
class SingleLinkList(object):
'''构造双向链表'''
def __init__(self, node=None):
self.__head = node ##双下划线表示私有变量
def is_empty(self):
'''链表是否为空'''
return self.__head is None
def length(self):
'''链表长度'''
#cur游标,用来移动遍历节点
cur = self.__head
#count计数器,记录数量
count = 0
while cur is not None:
count += 1
cur = cur.next
return count
def travel(self):
'''遍历整个链表'''
# cur游标,用来移动遍历节点
cur = self.__head
while cur is not None:
print(cur.elem, end=' ')
cur = cur.next
print('')
def add(self, item):
'''链表头部添加元素'''
node = Node(item)
node.next = self.__head
self.__head = node
node.next.prev = node #原首节点的前驱链接指向新添加的节点
#相同操作
# self.__head.prev = node #原首节点的前驱链接指向新添加的节点
# self.__head = node#head指向新添加节点
def append(self, item):
'''链表尾部添加元素'''
node = Node(item)
if self.is_empty():
self.__head = node
else:
cur = self.__head
while cur.next is not None:
cur = cur.next
cur.next = node
node.prev = cur #新添加节点的前驱链接指向原尾节点
def insert(self, pos, item):
'''链表指定位置添加元素'''
node = Node(item)
cur = self.__head #cur为游标,最终指向指定位置pos节点
count = 0
if pos <= 0:
self.add(item)
elif pos > (self.length() - 1):
self.append(item)
else:
while count < pos:
count += 1
cur = cur.next
##循环结束后,cur位于pos节点处
node.next = cur#新添加节点的后驱链接指向cur所指向的节点
node.prev = cur.prev#新添加节点的前驱链接指向cur所指节点的前一个节点
cur.prev.next = node #cur所指节点的前一个节点的后驱链接指向新添加节点
cur.prev = node #cur所指节点的前驱链接指向新添加节点
#相同操作
# cur.prev = node # cur所指节点的前驱链接指向新添加节点
# node.prev.next = node # node所指节点的前一个节点的后驱链接指向新添加节点(新添加的node已经代替代替了cur来的所指向节点的位置)
def remove(self, item):
'''删除节点'''
cur = self.__head
while cur is not None:
if cur.elem == item:
#先判断此节点是否为首节点
if cur == self.__head: #是首节点
self.__head = cur.next #head指向原首节点的下一个节点
if cur.next:
#判断原链表是否只有一个节点(判断cur.next这个节点是否存在)
cur.next.prev = None #原首节点的下一个节点的前驱链接置空
else:
cur.prev.next = cur.next#cur所指向节点的前一个节点的后驱链接指向cur所指向节点的后一个节点
if cur.next:
#判断此节点是否为尾节点(判断cur.next这个节点是否存在)
cur.next.prev = cur.prev#cur所指向节点的后一个节点的前驱链接指向cur所指向节点的前一个节点
break
else:
cur = cur.next
def search(self, item):
'''查找节点是否存在'''
cur = self.__head
while cur is not None:
if cur.elem == item:
return True
else:
cur = cur.next
return False
if __name__ == '__main__':
dll = SingleLinkList()
print(dll.is_empty())
print(dll.length())
dll.append(1)
print(dll.is_empty())
print(dll.length())
dll.append(2)
dll.add(0)
dll.append(3)
dll.append(4)
dll.append(5)
dll.append(6)
dll.insert(-1, -1) #-1,0,1,2,3,4,5,6
dll.travel()
dll.insert(2, 8) #-1,0,8,1,2,3,4,5,6
dll.travel()
dll.insert(10, 7) #-1,0,8,1,2,3,4,5,6,7
dll.travel()
print(dll.search(8)) #Ture
dll.search(10) #False
dll.remove(8)
dll.travel() #-1,0,1,2,3,4,5,6,7
程序运行结果如下:
单向循环链表
单链表的一个变形是单向循环链表,链表中最后一个节点的next域不再为None,而是指向链表的头节点。
单向循环链表操作实现:
is_empty() 链表是否为空
length() 链表长度
travel() 遍历整个链表
add(item) 链表头部添加元素
append(item) 链表尾部添加元素
insert(pos , item) 链表指定位置添加元素
remove(item) 删除节点
search(item) 查找节点是否存在
class Node(object):
'''构造单向循环链表节点'''
def __init__(self, elem):
self.elem = elem
self.next = None
class SingleCycleLinkList(object):
'''构造循环单向链表'''
def __init__(self, node=None):
self.__head = node ##双下划线表示私有变量
#判断是否有节点存在(判断是否不是只有NOne)
if node:
node.next = node #有一个节点时候,它的next域指向首节点,也就是指向自身
def is_empty(self):
'''链表是否为空'''
return self.__head is None
def length(self):
'''链表长度'''
if self.is_empty(): #判断链表是否为空链表,是则直接返回长度为0
return 0
# cur游标,用来移动遍历节点
cur = self.__head
# count计数器,记录数量
count = 1
while cur.next is not self.__head:#当前游标所指节点的next域不是首节点就继续移动
count += 1
cur = cur.next
return count
def travel(self):
'''遍历整个链表'''
if self.is_empty():#判断是否为特殊情况:链表中没有节点
return
# cur游标,用来移动遍历节点
cur = self.__head
while cur.next is not self.__head:
print(cur.elem, end=' ')
cur = cur.next
#退出循环,cur指向尾节点,但尾节点元素未打印
print(cur.elem)
#print('')
def add(self, item):
'''链表头部添加元素'''
node = Node(item)
if self.is_empty():
self.__head = node
node.next = node
else:
cur = self.__head
while cur.next is not self.__head:
cur = cur.next
#退出循环,cur指向尾节点
node.next = self.__head
self.__head = node
#cur.next = node
cur.next = self.__head
def append(self, item):
'''链表尾部添加元素'''
node = Node(item)
if self.is_empty():
self.__head = node
node.next = node
else:
cur = self.__head
while cur.next is not self.__head:
cur = cur.next
# 退出循环,cur指向尾节点
# node.next = cur.next
node.next = self.__head
cur.next = node
def insert(self, pos, item):
'''链表指定位置添加元素'''
node = Node(item)
pre = self.__head ##pre为游标,最终指向指定位置pos前一个节点
count = 0
if pos <= 0:
self.add(item)
elif pos > (self.length() - 1):
self.append(item)
else:
while count < (pos - 1):
count += 1
pre = pre.next
##循环结束后,pre位于(pos - 1)节点处
node.next = pre.next
pre.next = node
def remove(self, item):
'''删除节点'''
if self.is_empty(): #没有节点的情况下
return
cur = self.__head
pre = None
while cur.next is not self.__head:
if cur.elem == item:
# 先判断此节点是否为首节点
if cur == self.__head: # 是首节点
#是首节点的情况
#找尾节点
rear = self.__head
while rear.next is not self.__head:
rear = rear.next
#退出循环后,rear指向尾节点
self.__head = cur.next
rear.next = self.__head
else:
#中间节点
pre.next = cur.next
return
else:
pre = cur
cur = cur.next
#退出循环,cur指向尾节点
if cur.elem == item:
if cur == self.__head:#链表中只有一个节点
self.__head = None
else:
pre.next =cur.next
def search(self, item):
'''查找节点是否存在'''
if self.is_empty():
return False
cur = self.__head
while cur.next is not self.__head:
if cur.elem == item:
return True
else:
cur = cur.next
#退出循环,cur指向尾节点
if cur.elem == item:
return True
return False
if __name__ == '__main__':
ll = SingleCycleLinkList()
print(ll.is_empty())
print(ll.length())
ll.append(1)
print(ll.is_empty())
print(ll.length())
ll.append(2)
ll.add(0)
ll.append(3)
ll.append(4)
ll.append(5)
ll.append(6)
ll.insert(-1, -1) # -1,0,1,2,3,4,5,6
ll.travel()
ll.insert(2, 8) # -1,0,8,1,2,3,4,5,6
ll.travel()
ll.insert(10, 7) # -1,0,8,1,2,3,4,5,6,7
ll.travel()
print(ll.search(8)) # Ture
ll.search(10) # False
ll.remove(8)
ll.travel() # -1,0,1,2,3,4,5,6,7
程序运行结果如下: