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python實現(xiàn)單鏈表的方法示例

 更新時間:2019年09月03日 09:25:29   作者:漁單渠  
這篇文章主要給大家介紹了關(guān)于python實現(xiàn)單鏈表的相關(guān)資料,文中通過示例代碼介紹的非常詳細(xì),對大家學(xué)習(xí)或者使用python具有一定的參考學(xué)習(xí)價值,需要的朋友們下面來一起學(xué)習(xí)學(xué)習(xí)吧

前言

首先說下線性表,線性表是一種最基本,最簡單的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu),通俗點講就是一維的存儲數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)。

線性表分為順序表和鏈接表:

  • 順序表示指的是用一組地址連續(xù)的存儲單元依次存儲線性表的數(shù)據(jù)元素,稱為線性表的順序存儲結(jié)構(gòu)或順序映像;
  • 鏈?zhǔn)奖硎局傅氖怯靡唤M任意的存儲單元存儲線性表中的數(shù)據(jù)元素,稱為線性表的鏈?zhǔn)酱鎯Y(jié)構(gòu)。而他既可以是連續(xù)的也可以不連續(xù),是通過一個與后繼結(jié)點的連接信息構(gòu)建起來的。

*順序表(這個不是本次重點,簡單介紹一下)

順序表是用一段連續(xù)的存儲單元依次存儲數(shù)據(jù)元素,查找元素是很方便的,但是如果要向其中添加刪除元素就不那么簡單了。因為添加刪除元素要先找到那個位置,由于順序表內(nèi)部是通過地址的連續(xù)才使他成為一個表,當(dāng)刪掉元素時,要把后面的元素全部向前移,填補上空出來的地址空間;添加元素也是一樣,需要先把該位置后面的元素向后移去,才能在這塊地址上添加元素。

以C語言為例:順序表可以通過一個數(shù)組來表示,每創(chuàng)建一個數(shù)組就對應(yīng)給他分配一塊內(nèi)存。當(dāng)然除了靜態(tài)分配空間,還可以動態(tài)擴展。后續(xù)的操作要在這塊內(nèi)存上進行,一般都需要移動數(shù)組元素,復(fù)雜度會很高。

在python中,順序表還有兩種表示方式:

  • 一體式結(jié)構(gòu)
  • 分離式結(jié)構(gòu)

這里的一體和分離是指表中的元素集合,和為實現(xiàn)正確操作而需記錄的信息,這兩部分是在同一塊空間還是在旁邊的一塊新的空間中。

python中的tuple和list就是采用了順序表的實現(xiàn)技術(shù),不過tuple是不可變的,不支持對內(nèi)部的操作。而list是一個元素個數(shù)可變的線性表,支持添加刪除等操作。list的思想其實是和C語言中一樣的,只是對其中的功能進行了一些封裝,也就是list的那些屬性。

*鏈?zhǔn)奖?/strong>

鏈表,顧名思義,相鄰結(jié)點是通過鏈來連接的,那么什么是鏈呢。我們知道,C語言中有指針,指針通過地址來找到他的目標(biāo)。如此說來,一個節(jié)點不僅僅有他的元素,還需要有一個他下一個元素的地址。

那么,這里需要指針和地址。python中的指針是什么呢?下面先把這個放一下,先去理解一下python里面變量標(biāo)識的實質(zhì)。

先看一下這個,為什么a和b的id是一樣的呢?那我再問一個問題:python中交換兩個變量的值時怎樣來實現(xiàn)的?

1 a = 10
2 b = 20
3 a,b = b,a

為什么python可以這樣來賦值呢?下面我再畫一幅圖。

 

現(xiàn)在是否能理解了呢,變量本身就是存儲的一個地址,交換他們的值就是把自己的指向更改一下。那么現(xiàn)在知道了標(biāo)識的含義,我們的指針域該怎么寫呢,是不是直接用變量等于下一個結(jié)點啊。這樣看來就不復(fù)雜了,接下來的內(nèi)容就和一般的鏈表一樣了。我在這里說這些就是為了弄清楚python是怎么建立鏈接的。

一、單鏈表

那么下面就通過一個類來實現(xiàn)一個節(jié)點,節(jié)點當(dāng)中包括數(shù)據(jù)域和鏈接域,代碼中實現(xiàn)了一些常用的功能,比如插入,查找等等。今天主要是說一下單鏈表是如何運用到python中的,由于我之前沒有了解過這些。學(xué)習(xí)了之后,用自己之前的知識,就可以很方便的運用鏈表了。后面的代碼就不過多解釋了,自己仔細(xì)琢磨一下。有什么不理解的可以留言,我會盡量詳細(xì)的回復(fù)。

#!/usr/bin/env python
# -*- coding: utf-8 -*-
# @Date  : 2018-06-12 11:23:21
# @Author : yudanqu (943775910@qq.com)
# @Link  : https://www.cnblogs.com/yudanqu/
# @Version : $Id$


class Node(object):
  """節(jié)點"""

  def __init__(self, elem):
    self.elem = elem
    self.next = None # 初始設(shè)置下一節(jié)點為空

'''
上面定義了一個節(jié)點的類,當(dāng)然也可以直接使用python的一些結(jié)構(gòu)。比如通過元組(elem, None)
'''


# 下面創(chuàng)建單鏈表,并實現(xiàn)其應(yīng)有的功能


class SingleLinkList(object):
  """單鏈表"""

  def __init__(self, node=None): # 使用一個默認(rèn)參數(shù),在傳入頭結(jié)點時則接收,在沒有傳入時,就默認(rèn)頭結(jié)點為空
    self.__head = node

  def is_empty(self):
    '''鏈表是否為空'''
    return self.__head == None

  def length(self):
    '''鏈表長度'''
    # cur游標(biāo),用來移動遍歷節(jié)點
    cur = self.__head
    # count記錄數(shù)量
    count = 0
    while cur != None:
      count += 1
      cur = cur.next
    return count

  def travel(self):
    '''遍歷整個列表'''
    cur = self.__head
    while cur != None:
      print(cur.elem, end=' ')
      cur = cur.next
    print("\n")

  def add(self, item):
    '''鏈表頭部添加元素'''
    node = Node(item)
    node.next = self.__head
    self.__head = node

  def append(self, item):
    '''鏈表尾部添加元素'''
    node = Node(item)
    # 由于特殊情況當(dāng)鏈表為空時沒有next,所以在前面要做個判斷
    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, item):
    '''指定位置添加元素'''
    if pos <= 0:
        # 如果pos位置在0或者以前,那么都當(dāng)做頭插法來做
      self.add(item)
    elif pos > self.length() - 1:
      # 如果pos位置比原鏈表長,那么都當(dāng)做尾插法來做
      self.append(item)
    else:
      per = self.__head
      count = 0
      while count < pos - 1:
        count += 1
        per = per.next
      # 當(dāng)循環(huán)退出后,pre指向pos-1位置
      node = Node(item)
      node.next = per.next
      per.next = node

  def remove(self, item):
    '''刪除節(jié)點'''
    cur = self.__head
    pre = None
    while cur != None:
      if cur.elem == item:
        # 先判斷該節(jié)點是否是頭結(jié)點
        if cur == self.__head:
          self.__head = cur.next
        else:
          pre.next = cur.next
        break
      else:
        pre = cur
        cur = cur.next

  def search(self, item):
    '''查找節(jié)點是否存在'''
    cur = self.__head
    while not cur:
      if cur.elem == item:
        return True
      else:
        cur = cur.next
    return False


if __name__ == "__main__":

    # node = Node(100) # 先創(chuàng)建一個節(jié)點傳進去

  ll = SingleLinkList()
  print(ll.is_empty())
  print(ll.length())

  ll.append(3)
  ll.add(999)
  ll.insert(-3, 110)
  ll.insert(99, 111)
  print(ll.is_empty())
  print(ll.length())
  ll.travel()
  ll.remove(111)
  ll.travel()

二、單向循環(huán)鏈表和雙向鏈表

與單鏈表相關(guān)聯(lián)的,還有單向循環(huán)鏈表和雙向鏈表:

單向循環(huán)鏈表:在單鏈表的基礎(chǔ)上,再多一個由尾節(jié)點指向首節(jié)點的鏈接,首節(jié)點是指鏈表的第一個存數(shù)據(jù)的結(jié)點,而頭結(jié)點是指指向第一個存數(shù)據(jù)的結(jié)點的那個東西,僅有個鏈接域,而不是真正存儲內(nèi)容的鏈表結(jié)點。需要注意的是,循環(huán)鏈表中,一些功能的創(chuàng)建是和單鏈表不一樣的,比如判空、判滿,它是循環(huán)的該怎么判斷呢?這些內(nèi)容可以在上面給出的單鏈表的實現(xiàn)中進行修改獲得,可以試一下。

雙向鏈表:與單鏈表相比,這個新增的特性就是雙向。可以從前面向后面?zhèn)鬟f,也可以從后面向前面?zhèn)鬟f,這個前面和后面是我們自己定義的,認(rèn)為從一端到另一端是正向,那么倒過來則相反。這個雙向鏈表的實現(xiàn)和單鏈表也是基本上一樣的。單向鏈表是除了數(shù)據(jù)域再添加一個鏈接域,來指向下一個結(jié)點。那么同樣的道理,雙向鏈表就再添加一個指向前一個結(jié)點的鏈接不就好了。這個時候再創(chuàng)建鏈表的時候就要把每個節(jié)點與前驅(qū)結(jié)點以及后繼結(jié)點的鏈接建立好。

雙向鏈表的插入和刪除等等操作,都要注意,不要把存儲的地址信息丟了,仔細(xì)考慮好兩邊的指向,先把誰鏈接上去,再鏈接誰。

今天本來只想說說前面那一點點內(nèi)容的,寫的寫的,后面感覺不得不說一下,不過也沒有寫的比較完整。大家撿有用的東西來看。

總結(jié)

以上就是這篇文章的全部內(nèi)容了,希望本文的內(nèi)容對大家的學(xué)習(xí)或者工作具有一定的參考學(xué)習(xí)價值,謝謝大家對腳本之家的支持。

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