【卡码网Python基础课 13.链表的基础操作1】

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题目描述与分析

1.描述

题目描述：
构建一个单向链表，链表中包含一组整数数据。输出链表中的所有元素。
要求：
1.使用自定义的链表数据结构
2.提供一个 linkedList 类来管理链表，包含构建链表和输出链表元素的方法
3.在 main 函数中，创建一个包含一组整数数据的链表，然后调用链表的输出方法将所有元素打印出来

输入描述：
包含多组测试数据，输入直到文件尾结束。
每组的第一行包含一个整数 n，表示需要构建的链表的长度。
接下来一行包含 n 个整数，表示链表中的元素。

输出描述：
每组测试数据输出占一行。
按照顺序打印出链表中的元素，每个元素后面跟一个空格

2.分析

之前学习的字符串和数组（列表）有着以下共同点：
元素按照一定的顺序来排列
可以通过索引来访问数组中的元素和字符串中的字符

但是它们也都有着一些缺点：
1.固定大小：数组的大小通常是固定的，一旦分配了内存空间，就难以动态地扩展或缩小，如果需要存储的元素数量超出了数组的大小，就需要重新分配更大的数组，并将原来数组的内容复制过去，需要执行很多额外的操作(Python中的列表是动态扩容的，但是在大多数语言中，数组的大小固定)。
2.内存是连续的：正是因为元素按照一定的顺序来排列，它们在计算机内存中的存储也是连续的，这也就意味着，当需要存储一些需要占用空间较大的内容，也只能找一些大块的内存区域，而空间比较小的内存区域就被浪费了，从而导致了内存资源浪费。
3.固定的数据类型：数组要求所有元素具有相同的数据类型，字符串存储的都是字符，如果需要存储不同类型的数据，数组和字符串就显得无能为力了。

还有重要的一点是，如果我们想要往数组中新增加或者删除一个元素，会特别麻烦！
比如下面的图例，想要往数组中删除第三个元素，当完成删除后，还需要从删除元素位置遍历到最后一个元素位置，分别将它们都向前移动一个位置，也就是说后续的所有元素都要改变自己的位置，这是十分耗时的操作。

要想解决上述问题，需要用到链表

一、链表

链表是一种常用的数据结构，用于存储元素的集合，但它与数组（如Python中的列表）在存储和管理数据的方式上有所不同。在链表中，数据元素按线性顺序排列，但不必在内存中连续存放。每个元素都包含其自身的数据和指向列表中下一个元素的引用（或链接）。

链表的第一个节点的存储位置被称为头节点，然后通过next指针找到下一个节点，直到找到最后一个节点，最后一个节点的next指针并不存在，也就是“空”的，在 Python 中，用None来表示。

链表的种类
单向链表：每个元素包含数据和指向下一个元素的链接。
双向链表：每个元素包含数据和两个链接，一个指向下一个元素，另一个指向前一个元素。
循环链表：链表中的最后一个元素指向第一个元素。

二、面向对象

Python是一门面向对象的编程语言, 这里的“对象”实际上是对现实世界中所存在的事物的一种抽象，举个例子，你在计算机世界中怎么表示“人”这个概念呢？

人拥有着一些静态的特征，比如身高、体重、性别等，也拥有一些动态的行为，比如吃法，睡觉等，而在计算机世界中，我们将之抽象为一个类Person, 并具有与之对应的“属性”和“方法”。
“属性”表示Person类所具有的特征，比如姓名、年龄、性别，通过这些特征，我们可以描述一个“人”的基本状态。
“方法”表示Person类的行为和功能，比如吃饭、睡觉、行走，通过这些动作，我们可以描述一个“人”的动态行为。

比如下面的“伪代码”表示Person类的定义, 它包括姓名、性别、年龄和吃饭的方法。
Person:
// 姓名、性别、年龄等属性
name
gender
age
// 吃饭的方法
eat
// 行走的方法
walk
}
这样在计算机世界，一个“人”的概念就建立起来了，但这里的Person类只是个“模具”，空有概念，而无法表示具体的某一个人，只有创造一个类的实例（也就是我们说的对象），比如"张三，18， 男", “李明、20，男”，才能真正的使用。

# 实例化一个类,从而创造一个对象，和调用一个函数类似
person1 = Person("Tom", 10, "男") # person1是一个对象，是Person类的实例
person2 = Person("Jerry", 3, "男")# person2是一个对象，是Person类的实例

面向对象编程的基本概念
类（Class）：类是创建对象的模板或蓝图。它定义了对象的数据和行为（即属性和方法）。

对象（Object）：对象是类的实例。如果类被视为蓝图，则一个对象是根据这些蓝图构建的房子。

属性（Attributes）：属性是对象的数据部分，是类中定义的变量。

方法（Methods）：方法是对象可以执行的操作。在类的定义中，方法就是函数。

三、Class类

在Python中，类的定义是从class关键字开始的, 类的名称命名要使用大驼峰来命名（即MyName这种形式）

class Person:

在类的代码块中，我们可以定义变量和函数，在类中所定义的变量，将会成为所有的实例的属性，所有实例都可以访问这些变量，在类中也可以定义函数（被称之方法），类的所有实例也可以访问这些方法。

class Person:
    # 类中定义一个变量name, 会成为所有实例的公共属性
    name = "Tom"
    # 类中也可以定义函数，称之为方法，方法也可以通过该类的实例来访问
    def say_hello(self):
        print("Hello")
        
# 创建Person的实例    
person1 = Person()
person2 = Person()

# 实例可以调用属性
person1.name = "Jerry"
person2.name = "Mike"

# 实例可以调用方法
person1.say_hello()
person2.say_hello()

类中的方法每次被调用时，Python都会自动帮我们传递一个参数，表示调用方法的对象本身（也就是创建的实例），一般我们将这个参数命名为self。

上面例子中我们在类中定义了属性，以方便实例使用，但这样会把属性的“值”固定，这样导致我们创建的person1、person2实例的name值都一样，但是不同的对象实例，其属性值应该是不同的，这就需要用到特殊方法_init_，用来初始化属性

class Person:
    # 定义__init__方法，name是创造实例时传递的参数
    def __init__(self, name):
        # self表示实例本身，即实例.name属性 = 传递的name值
        self.name = name

__int__方法会在实例创建的时候立即执行，可以向新创建的对象初始化属性，调用类创建对象时，类后边的所有参数都会依次传递到init中。

# "Mike"值传递给__init__(self, name）中的name, 进行通过self.name = name给实例添加name属性
person1 = Person("Mike") 

经过上面知识的学习，我们已经知道Python中类的基本结构是如下形式的：