数据结构与算法（python版）（三）——单链表

数据结构与算法（python版）（三）

1、链表

在每一个节点里存放下一个节点的位置信息，可以充分利用计算机内存空间，实现灵活的内存动态管理。

2、单向链表

每个节点包含两个域，一个信息域（元素）和一个链接域（指向下一个节点），最后一个节点的链接域则指向一个空值。

*类：产生一个数据结构时，要将关于这个数据结构以及它所支持的操作放在一起形成一个整体。

3、单链表的操作

① is_empty()     链表是否为空
② length()       链表长度
③ travel()        遍历链表
④ add(item)        头部添加元素
⑤ append(item)    尾部添加元素
⑥ insert(pos, item)  指定位置添加元素
⑦ remove(item)    删除节点
⑧ search(item)     查找节点是否存在

4、单链表代码实现

class Node(object):
    #节点
    def __init__(self, elem):
        self.elem = elem
        self.next = None
        
class SingleLinkList(object):
    #单链表
    def __init__(self, node = None):
        self.__head = node
        
    def is_empty(self):
        #链表是否为空
        return self.__head == None
    
    def length(self):
        #链表长度
        cur = self.__head #设置游标
        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.elem, end = ' ')
            cur = cur.next
        print(' ')
    
    def append(self, item):
        #尾插法
        node = Node(item)
        if self.is_empty():  #判空
            self.__head = node
        else:   #若不为空，则将游标移至最后一节点
            cur = self.__head
            while cur.next != None:
                cur = cur.next
            cur.next = node
            
    def add(self, item):
        #头部插入元素
        node = Node(item)
        node.next = self.__head
        self.__head = node
            
    def insert(self, pos, item):
        #指定位置插入元素
        #游标移动到（pos-1）位置
        node = Node(item)
        if pos <= 0:
            self.add(item)
        elif pos > (self.length()-1):
            self.append(item)
        else:
            pre = self.__head
            count = 0
            while count < (pos - 1):
                count += 1
                pre = pre.next
            node.next = pre.next
            pre.next = node
        
    
    def remove(self, item):
        #删除节点
        #设置一前一后两个游标
        cur = self.__head
        pre = None
        while cur != None:
            if cur.elem == item:
                #先判断此节点是否为头节点
                if cur == self.__head: #头节点
                    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 != None:
            if cur.elem == item:
                return True
            else:
                cur = cur.next
        return False
        
        
if __name__ == '__main__':
    ll = SingleLinkList()
    print(ll.is_empty())
    
    ll.append(1)
    ll.append(2)
    ll.append(3)
    ll.append(4)
     
    ll.add(8)
    ll.insert(2, 5)
    ll.insert(-1, 55)
    ll.insert(10, 65)


    ll.travel()
    ll.remove(4)
    ll.travel()
    ll.remove(55)
    ll.travel()
    ll.remove(65)
    ll.travel()
    

5、单链表和顺序表的对比

链表没有顺序表随机读取的优点，同时链表由于增加了节点的指针域，空间开销比较大，但对存储空间的使用相对灵活

链表的主要耗时在于遍历；顺序表的耗时主要在于拷贝覆盖，顺序表在进行插入和删除时需要对操作点之后的所有元素进行前后移位操作，只能通过拷贝和覆盖方法进行。