链表笔记及代码实现

链表的组成 有数据区和链接区

单链表
单向链表也叫单链表，是链表中最简单的一种形式，它的每个节点包含两个域，一个信息域（元素域）和一个链接域。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则指向一个空值。

第一个节点叫头结点，最后一个节点叫尾节点。

#!/usr/bin/env python
# -*- coding: utf-8 -*-
__author__ = 'Rjy'

# 先定义一个节点类

class Node(object):
    '''
    节点
    节点中有数据和下一个数据的链接地址
    '''
    def __init__(self, elemt):
        '''

        :param elemt: 节点中的元素数据
        '''
        self.elemt = elemt
        self.next = None


# 定义单链表

class SingleLinkList(object):


    # 定义好链表之后需要有头结点，即第一个链表的地址

    def __init__(self, node=None):
        '''
        头结点
        '''
        self.__head = node

    def is_empty(self):
        '''
        判断链表是否为空
        :return: 返回链表的头结点是否为none
        '''
        return self.__head == None
        

    def length(self):
        '''
        链表的长度
        :return:
        '''
        # 需要一个游标指向头结点，用来移动遍历节点
        cur = self.__head
        count = 0  #计数
        # 循环体判断
        while cur != None:
            count+=1
            # 如何指向下一个地址的？
            cur =cur.next

        return count

    def travle(self):
        '''
        遍历整个链表
        :return:
        '''
        cur = self.__head
        while cur != None:
            print(cur.elemt, end=' ')
            cur = cur.next
        # 遍历之后打印换行
        print('')

    def add(self, elemt):
        '''
        在链表头部增加元素

        注意赋值顺序
        先将要插入数据的地址指向头结点地址
        再将头结点地址指向新插入的数据


        :param elemt: 增加的元素数据
        :return:
        '''
        node = Node(elemt)
        node.next = self.__head
        self.__head = node


    def append(self, elemt):
        '''
        在链表尾部增加元素
        :param elemt: 尾部增加的数据
        :return:
        '''
        # 需要一个游标 用来移动遍历节点

        # 创建节点对象 用来添加数据
        node = Node(elemt)
        #循环遍历 直到游标的位置指向最后一个节点
        # 需要验证当链表是空链表时候是否符合要求
        if self.is_empty():
            self.__head = node
        else:
            cur = self.__head
            while cur.next != None:
                cur = cur.next
            cur.next = node


    def insert(self, pos,elemt):
        '''
        在任意位置增加元素 比如(2,100) pos从0开始
        需要找到这个位置的前一个数据
        将要添加数据的链接地址 指向目标数据
        然后将目标数据的前一个数据的链接地址指向 要添加的数据


        :param pos: 具体位置
        :param elemt: 所添加的元素
        :return:
        '''
        if pos <= 0:
            self.add(elemt)
        elif pos > self.length()-1:
            self.append(elemt)
        else:
            # 用来遍历链表
            pre = self.__head

            # 遍历一次加一 用来与要插入的位置比较
            count = 0
            node = Node(elemt)
            # 循环 为了移动指针 到要插入位置的前一个位置数据
            while count < pos-1:
                count+=1
                pre = pre.next
            #找到前一个位置 此时 再插入数据
            node.next = pre.next
            pre.next = node



    def remove(self, elemt):
        '''
        删除节点
        :param elemt: 节点
        :return:
        2345
        3
        '''
        cur = self.__head
        pre = None
        while cur != None:
            if cur.elemt != elemt:
                pre = cur
                cur = cur.next
            else:
                # 判断是否是头结点
                if cur == self.__head:
                    self.__head = cur.next
                else:
                    pre.next = cur.next
                break




    def search(self, elemt):
        '''
        查找节点是否存在
        :param elemt:节点
        :return:  存在则返回True
        '''
        cur = self.__head
        while cur != None:
            if cur.elemt != elemt:
                cur = cur.next
            else:
                return True
        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(8)
    ll.append(3)
    ll.append(4)
    ll.append(5)
    ll.append(6)
    ll.travle()  #8123456

    ll.insert(-1,3)  #381 23456
    ll.travle()
    # print(ll.length())
    ll.insert(3, 9)  # 381 9 23456
    ll.travle()
    ll.insert(11, 7)  # 381923456 7
    ll.travle()
    print(ll.search(3))
    ll.remove(9)
    ll.travle()

    ll.remove(3)
    ll.travle()

    ll.remove(7)
    ll.travle()

单项循环链表
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。

# coding:utf-8


class Node(object):
    """节点"""
    def __init__(self, elem):
        self.elem = elem
        self.next = None


class SingleCycleLinkList(object):
    """单向循环链表"""
    def __init__(self, node=None):
        self.__head = node
        if node:
            node.next = node

    def is_empty(self):
        """链表是否为空"""
        return self.__head == None

    def length(self):
        """链表长度"""
        if self.is_empty():
            return 0
        # cur游标，用来移动遍历节点
        cur = self.__head
        # count记录数量
        count = 1
        while cur.next != self.__head:
            count += 1
            cur = cur.next
        return count

    def travel(self):
        """遍历整个链表"""
        if self.is_empty():
            return
        cur = self.__head
        while cur.next != self.__head:
            print(cur.elem, end=" ")
            cur = cur.next
        # 退出循环，cur指向尾节点，但尾节点的元素未打印
        print(cur.elem)

    def add(self, item):
        """链表头部添加元素，头插法"""
        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
            # 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, 尾插法"""
        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 = cur.next
            node.next = self.__head
            cur.next = node

    def insert(self, pos, item):
        """指定位置添加元素
        :param  pos 从0开始
        """
        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
            # 当循环退出后，pre指向pos-1位置
            node = Node(item)
            node.next = pre.next
            pre.next = node

    def remove(self, item):
        """删除节点"""
        if self.is_empty():
            return

        cur = self.__head
        pre = None

        while cur.next != self.__head:
            if cur.elem == item:
                # 先判断此结点是否是头节点
                if cur == self.__head:
                    # 头节点的情况
                    # 找尾节点
                    rear = self.__head
                    while rear.next != self.__head:
                        rear = rear.next
                    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:
                # 链表只有一个节点
                self.__head = None
            else:
                # pre.next = cur.next
                pre.next = self.__head

    def search(self, item):
        """查找节点是否存在"""
        if self.is_empty():
            return False
        cur = self.__head
        while cur.next != 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(8)
    ll.append(3)
    ll.append(4)
    ll.append(5)
    ll.append(6)
    # 8 1 2 3 4 5 6
    ll.insert(-1, 9) # 9 8 1 23456
    ll.travel()
    ll.insert(3, 100) # 9 8 1 100 2 3456
    ll.travel()
    ll.insert(10, 200) # 9 8 1 100 23456 200
    ll.travel()
    ll.remove(100)
    ll.travel()
    ll.remove(9)
    ll.travel()
    ll.remove(200)
    ll.travel()

双向链表
每个节点有两个链接：一个指向前一个节点，当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，当此节点为最后一个节点时，指向空值。

# coding:utf-8

class Node(object):
    """结点"""
    def __init__(self, item):
        self.elem = item
        self.next = None
        self.prev = None


class DoubleLinkList(object):
    """双链表"""
    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游标，用来移动遍历节点
        cur = self.__head
        # count记录数量
        count = 0
        while cur != None:
            count += 1
            cur = cur.next
        return count

    def travel(self):
        """遍历整个链表"""
        cur = self.__head
        while cur != None:
            print(cur.elem, end=" ")
            cur = cur.next
        print("")

    def add(self, item):
        """链表头部添加元素，头插法"""
        node = Node(item)
        node.next = self.__head
        self.__head = node
        node.next.prev = node

    def append(self, item):
        """链表尾部添加元素, 尾插法"""
        node = Node(item)
        if self.is_empty():
            self.__head = node
        else:
            cur = self.__head
            while cur.next != None:
                cur = cur.next
            cur.next = node
            node.prev = cur

    def insert(self, pos, item):
        """指定位置添加元素
        :param  pos 从0开始
        """
        if pos <= 0:
            self.add(item)
        elif pos > (self.length()-1):
            self.append(item)
        else:
            cur = self.__head
            count = 0
            while count < pos:
                count += 1
                cur = cur.next
            # 当循环退出后，cur指向pos位置
            node = Node(item)
            node.next = cur
            node.prev = cur.prev
            cur.prev.next = node
            cur.prev = node

    def remove(self, item):
        """删除节点"""
        cur = self.__head
        while cur != None:
            if cur.elem == item:
                # 先判断此结点是否是头节点
                # 头节点
                if cur == self.__head:
                    self.__head = cur.next
                    if cur.next:
                        # 判断链表是否只有一个结点
                        cur.next.prev = None
                else:
                    cur.prev.next = cur.next
                    if cur.next:
                        cur.next.prev = cur.prev
                break
            else:
                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 = DoubleLinkList()
    print(ll.is_empty())
    print(ll.length())

    ll.append(1)
    print(ll.is_empty())
    print(ll.length())

    ll.append(2)
    ll.add(8)
    ll.append(3)
    ll.append(4)
    ll.append(5)
    ll.append(6)
    # 8 1 2 3 4 5 6
    ll.insert(-1, 9)  # 9 8 1 23456
    ll.travel()
    ll.insert(3, 100)  # 9 8 1 100 2 3456
    ll.travel()
    ll.insert(10, 200)  # 9 8 1 100 23456 200
    ll.travel()
    ll.remove(100)
    ll.travel()
    ll.remove(9)
    ll.travel()
    ll.remove(200)
    ll.travel()