Python数据结构与算法学习第四天_python 数据结构与算法学习-优快云博客

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本文介绍了Python中的两种链表数据结构：单项循环链表和双向链表。详细阐述了各自的操作，如is_empty()、length()、travel()、add()、append()、insert()、remove()和search()，并提供了相应的代码实现。

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一.单项循环列表

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。
在这里插入图片描述
操作：
1.is_empty() 判断链表是否为空
2.length() 返回链表的长度
3.travel() 遍历
4.add(item) 在头部添加一个节点
5.append(item) 在尾部添加一个节点
6.insert(pos, item) 在指定位置pos添加节点
7.remove(item) 删除一个节点
8.search(item) 查找节点是否存在

代码实现：
在这里插入图片描述
上图代码为定义节点。

上图为创建列表，最后节点的next不再指向None，而是指向第一个元素，如果只有一个元素，则指向元素本身。

（1） is_empty() 链表是否为空
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上图代码为测试链表是否为空，与测试单链表是否为空代码一样。

（2）length() 链表长度
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上图代码为计算列表长度。与计算单项列表不同之处在于count是从1开始计算。这是因为当cur指针指到最后一个元素时，就不再进入循环计算计数。

（3）travel() 遍历整个链表
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上图代码为遍历整个链表，首先先判断是否为空链表，如果不是，则进入循环，当cur指到最后一个元素时，不再进入循环，所以不会输出最后一个元素，就需要在函数的最后单独写输出最后一个元素的代码。

（4）add(item) 链表头部添加元素
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上图代码为在头部添加元素，首先考虑特殊情况，当链表为空，添加头元素时，则将head指向新添加的node，node.next指向自己本身。在一般情况下，需要先将将cur指向到最后一个元素，这是因为添加头元素后，需要将最后一个元素指向第一个新元素。当cur指向最后一个元素时，将cur.next指向新的node，再讲头元素指向新node。

（5）append(item) 链表尾部添加元素
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上图代码是在尾部添加元素，首先考虑特殊情况，如果是空链表，则添加头元素时，则将head指向新添加的node，node.next指向自己本身。在一般情况下需要cur指针指到最后一个元素，新的node.next先指向最后一个元素的next值，即第一个元素，再讲最后一个元素的next指向新node。

（6）insert(pos, item) 指定位置添加元素
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上图为在指定位置添加元素，与单项链表一致。

（7）remove(item) 删除节点
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上图代码为删除元素，是最为复杂的一个函数。首先，先判断是否为空元素，若不是，就进入循环进行遍历，在考虑特殊情况，若删除的元素为头元素，则定义rear指针，让rear指向最后一个元素，因为cur正在指向第一个元素，所以将最后一个元素的next区域指向cur的next区域，即第二个元素，head也指向cur.next，完成第一个元素的删除。一般情况下，则进行else中的语句。另外两个特殊情况是当列表中只有一个元素和对尾部元素进行删除，在这两个情况下，cur指针都指向最后一个或者第一个元素，不进入循环，当列表中只有一个元素时，将head直接指向None即可。当对尾部元素进行删除时，则将倒数第二个元素，即pre指向的元素的next区域指向最后一个元素的next区域即可。

（8）search(item) 查找节点是否存在 在这里插入图片描述
上图代码为查询链表中是否有该元素，进入循环进行判断。特殊情况为当cur指向最后一个元素时，不再进入循环进行判断，则需要手动添加一行代码判断最后一个元素是否与item相等。

二.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。
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操作：
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

代码实现：
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首先定义节点，prev及next都默认指向None。

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上图代码为创建列表。

（1） is_empty() 链表是否为空
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上图代码为判断该链表是否为空，即判断头元素的指向。

（2）length() 链表长度
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上图代码为计算列表的长度，与单向链表代码一样。

（3）travel() 遍历整个链表
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上图代码为编列整个链表，与单向链表代码一样。

（4）add(item) 链表头部添加元素
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上图代码为在头部添加元素，首相新节点的next区域指向head，即指向原来第一个元素，再将node.next.prev即原来第一个元素的prev区域指向新节点，再将head指向新node，就完成了头部元素的添加。

（5）append(item) 链表尾部添加元素
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上图代码是为尾部添加元素，首先判断该链表是否为空，若为空，则将head直接指向新node。一般情况下，利用cur进行循环，将cur指向当前最后一个元素，将cur.next指向新node，新的node.prev指向cur，完成最后一个元素添加。

（6）insert(pos, item) 指定位置添加元素
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上图代码为在指定位置添加元素。当pos小于或者大于链表长度时的特殊情况，与单向链表一样。在一般情况下，首先找到插入位置的元素，将新node.prev指向cur指向的prev区域，即指向前一个元素，再将node.next指向cur。将cur.prev.next即前一个元素指向新node，在将cur的prev区域指向新node。

（7）remove(item) 删除节点
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上图为删除元素代码，先考虑特殊情况，当删除元素为头元素是直接将head指向第一个元素的next，即第二个元素，如果列表只有一个元素的话，则将head指向None，如果不是的话，则将第二个原色的prev指向None。一般情况下，则将cur的前一个元素的next指向cur的next区域，如果cur的next区域存在，则将后一个元素的prev元素指向cur的前一个元素。如果不存在，就是将前一个元素的next直接指向None。