数据结构-循环单链表

循环列表

实现一个循环链表

• is_empty() 链表是否为空
• length() 链表长度
• travel() 遍历整个链表
• append(item) 链表尾部添加元素
• add(item) 链表头部添加元素
• insert(pos, item) 指定位置添加元素
• search(item) 查找节点是否存在
• remove(item) 节点删除
  先实现一个节点

class CircleNode(object):
    # 循环链表节点
    def __init__(self, item):
        # 用来存储数据
        self.item = item
        # 存储下一个节点数据的地址
        self.next = None

循环链表的实现
因为跟单链表有很多相似的地方，所以先附上代码，后面加入分析过程

class CircleNode(object):
    # 循环链表节点
    def __init__(self, item):
        # 用来存储数据
        self.item = item
        # 存储下一个节点数据的地址
        self.next = None
class CircleLinkList(object):
    def __init__(self, node = None):
        # 空链表self._head = None
        # 非空，1个节点，自己指向自己
        self._head = node
        if node:
            node.next = node
    
    def is_empty(self):
        # 判断列表是否为空
        return self._head == None 

    def length(self):
        '''链表的长度'''
        if self._head == None:
            return 0
        cur = self._head
        # 如果count = 0最后一个节点不会被计入，也可以采用返回值+1的方式
        count = 1
        while cur.next != self._head:
            count += 1
            cur = cur.next
        return count
    
    def travel(self):
        '''遍历链表'''
        if self.is_empty():
            return None
        cur = self._head
        while cur.next != self._head:
            print(cur.item, end=' ')
            cur = cur.next
        print(cur.item)
        print(' ')

    def append(self, item):
        '''尾部添加'''
        node = CircleNode(item)
        if self.is_empty():
            self._head = node
            node.next = node
        else:
            cur = self._head
            while cur.next != self._head:
                cur = cur.next
            cur.next = node
            node.next = self._head

    def add(self, item):
        '''头部添加'''
        node = CircleNode(item)
        if self.is_empty():
            self._head = node
            node.next = node
        
        cur = self._head
        while cur.next != self._head:
            cur = cur.next
        cur.next = node
        node.next = self._head
        self._head = node

    def insert(self, pos, item):
        '''指定位置添加元素'''
        node = CircleNode(item)
        if pos < 0:
            self.add(item)
        elif pos > self.length():
            self.append(item)
        else:
            cur = self._head
            count = 0
            while count < (pos - 1):
                cur = cur.next
                count += 1
            node.next = cur.next
            cur.next = node

    def search(self, item):
        '''查询某个值在链表中是否存在'''
        if self.is_empty():
            return None
        cur = self._head
        while cur.next != self._head:
            if cur.item == item:
                return True
            else:
                cur = cur.next
        if cur.item == item:
            return True
        else:
            return False
    
    def remove(self, item):
        '''删除节点'''
        if self.is_empty():
            return None
        cur = self._head
        pre = None
        # 如果要删除的是第一个节点
        if cur.item == item:
            # 循环链表中不只一个节点
            if cur.next != self._head:
                while cur.next != self._head:
                    cur = cur.next
                cur.next = self._head.next
                self._head = cur.next
            # 循环链表中只有一个节点
            else:
                self._head = None
        # 删除中间或尾部节点
        else:
            while cur.next != self._head:
                if cur.item == item:
                    pre.next = cur.next
                    return
                else:
                    pre = cur
                    cur = cur.next
            if cur.item == item:
                pre.next = self._head
        

c = CircleLinkList()
print(c.is_empty())
print(c.length())

c.append(9)
# c.append(2)
# c.append(1)
c.add(6)
c.add(5)
c.add(4)
c.add(3)

c.insert(7, 200)
c.travel()
c.remove(4)
c.travel()
print(c.search(520))

is_empty()&length()&travel()
is_empty():只需关注开头，_head指向了空，它就是空链表，若非空，就不是空链表，无需关注链表有多长
length(): 引入一个游标（指针），指针往后移动一次，count就加1，注意如果count起始值为0，那返回的count需要加1。注意空列表的情况
travel(): 也需要一个游标，让游标循环，游标指向哪里就打印哪里。注意空列表的情况

append()

append(): 尾部添加，先让尾节点指向新节点，再让新节点指向头结点即可。如果是空节点，_head指向新节点，新节点指向自己。

add()

add(): 头部添加，通过循环找到最后一个节点，尾结点指向新节点，新节点指向原头结点，_head指向新节点。若是空链表，_head指向新节点，新节点指向自己。

insert()

insert():分三种情况，中间插入，头插，尾插
中间插入，如图，根据pos和count定位到要插入位置，让新节点指向后面，cur指向新节点，
尾插，与append同理
头插，与add同理。
注意空链表

search()
与便利类似

remove()

remove中间节点：通过cur和pre两个指针，cur定位到要删除的节点，pre指向cur前一个节点，pre.next直接指向cur.next，就跳过了要删除的节点，即实现删除的效果。

remove最后节点：如果一直没有找到要删除的节点，while循环后，cur停留在尾结点，需要单独判别尾结点是否是需要删除的节点，是-删除

remove头节点
头节点有分两种情况
链表长度大于1，先循环链表（因为我们需要用到最后一个节点），如果cur指向的节点与我们传入的相同，即删除第一个节点,让尾结点指向self._head.next，再让_head指向cur.next
链表长度等于1，_head直接指向None