python數據結構

單向鏈表

單向鏈表也叫單鏈表，是鏈表中最簡單的一種形式，它的每一個節點包含兩個域，一個信息域（元素域）和一個連接域。這個連接指向鏈表中的下一個節點，而最後一個節點的連接域則指向一個空值。

• 表元素域elem用來存放具體的數據。
• 連接域next用來存放下一個節點的位置（python中的標識）
• 變量p指向鏈表的頭節點（首節點）的位置，從p出發能找到表中的任意節點。

實現

# 節點實現
class Node():
    def __init__(self, item):
        self.item = item
        self.next = None


# 單鏈表
class SingleLinkList():
    def __init__(self):
        self._head = None

    def is_empty(self):
        """判斷鏈表是否爲空"""
        return self._head == None

    def length(self):
        """鏈表長度"""
        # cur初始時指向頭節點
        cur = self._head
        count = 0
        # 尾節點指向None，當未到達尾部時
        while cur != None:
            count += 1
            # 將cur後移一個節點
            cur = cur.next
        return count

    def travel(self):
        """遍歷鏈表"""
        cur = self._head
        while cur != None:
            print (cur.item, end=' ')
            cur = cur.next

    def add(self, item):
        """頭部添加元素"""
        # 先建立一個保存item值的節點
        node = Node(item)
        # 將新節點的連接域next指向頭節點，即_head指向的位置
        node.next = self._head
        # 將鏈表的頭_head指向新節點
        self._head = node

    def append(self, item):
        """尾部添加元素"""
        node = Node(item)
        # 先判斷鏈表是否爲空，如果空鏈表，則將_head指向新節點
        if self.is_empty():
            self._head = node
        # 若不爲空，則找到尾部，將尾節點的next指向新節點
        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"""
        # 若指定位置pos爲第一個元素以前，則執行頭部插入
        if pos <= 0:
            self.add(item)
        # 若指定位置超過鏈表尾部，則執行尾部插入
        elif pos > (self.length() - 1):
            self.append(item)
        # 找到指定位置
        else:
            node = Node(item)
            count = 0
            # pre用來指向指定位置pos的前一個位置pos-1，初始從頭節點開始移動到指定位置
            pre = self._head
            while count < (pos - 1):
                count += 1
                pre = pre.next
            # 先將新節點node的next指向插入位置的節點
            node.next = pre.next
            # 將插入位置的前一個節點的next指向新節點
            pre.next = node

    def remove(self, item):
        """刪除節點"""
        cur = self._head
        pre = None
        while cur != None:
            # 找到了指定元素
            if cur.item == item:
                # 若是第一個就是刪除的節點
                if not pre:
                    # 將頭指針指向頭節點的後一個節點
                    self._head = cur.next
                else:
                    # 將刪除位置前一個節點的next指向刪除位置的後一個節點
                    pre.next = cur.next
                break
            else:
                # 繼續按鏈表後移節點
                pre = cur
                cur = cur.next

    def search(self, item):
        """鏈表查找節點是否存在，並返回True或者False"""
        cur = self._head
        while cur != None:
            if cur.item == item:
                return True
            cur = cur.next
        return False

單鏈表的一個變形是單向循環鏈表，鏈表中最後一個節點的下一個域再也不爲無，而是指向鏈表的頭節點。

操做

• is_empty（）判斷鏈表是否爲空
• length（）返回鏈表的長度
• travel（）遍歷
• add（item）在頭部添加一個節點
• 追加（項目）在尾部添加一個節點
• insert（pos，item）在指定位置pos添加節點
• 刪除（項目）刪除一個節點
• search（item）查找節點是否存在

實現

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


class SinCycLinkedlist(object):
    """單向循環鏈表"""
    def __init__(self):
        self._head = None

    def is_empty(self):
        """判斷鏈表是否爲空"""
        return self._head == None

    def length(self):
        """返回鏈表的長度"""
        # 若是鏈表爲空，返回長度0
        if self.is_empty():
            return 0
        count = 1
        cur = self._head
        while cur.next != self._head:
            count += 1
            cur = cur.next
        return count

    def travel(self):
        """遍歷鏈表"""
        if self.is_empty():
            return
        cur = self._head
        print (cur.item, end=' ')
        while cur.next != self._head:
            cur = cur.next
            print (cur.item)

    def add(self, item):
        """頭部添加節點"""
        node = Node(item)
        if self.is_empty():
            self._head = node
            node.next = self._head
        else:
            #添加的節點指向_head
            node.next = self._head
            # 移到鏈表尾部，將尾部節點的next指向node
            cur = self._head
            while cur.next != self._head:
                cur = cur.next
            cur.next = node
            #_head指向添加node的
            self._head = node

    def append(self, item):
        """尾部添加節點"""
        node = Node(item)
        if self.is_empty():
            self._head = node
            node.next = self._head
        else:
            # 移到鏈表尾部
            cur = self._head
            while cur.next != self._head:
                cur = cur.next
            # 將尾節點指向node
            cur.next = node
            # 將node指向頭節點_head
            node.next = self._head

    def insert(self, pos, item):
        """在指定位置添加節點"""
        if pos <= 0:
            self.add(item)
        elif pos > (self.length()-1):
            self.append(item)
        else:
            node = Node(item)
            cur = self._head
            count = 0
            # 移動到指定位置的前一個位置
            while count < (pos-1):
                count += 1
                cur = cur.next
            node.next = cur.next
            cur.next = node

    def remove(self, item):
        """刪除一個節點"""
        # 若鏈表爲空，則直接返回
        if self.is_empty():
            return
        # 將cur指向頭節點
        cur = self._head
        pre = None
        # 若頭節點的元素就是要查找的元素item
        if cur.item == item:
            # 若是鏈表不止一個節點
            if cur.next != self._head:
                # 先找到尾節點，將尾節點的next指向第二個節點
                while cur.next != self._head:
                    cur = cur.next
                # cur指向了尾節點
                cur.next = self._head.next
                self._head = self._head.next
            else:
                # 鏈表只有一個節點
                self._head = None
        else:
            pre = self._head
            # 第一個節點不是要刪除的
            while cur.next != self._head:
                # 找到了要刪除的元素
                if cur.item == item:
                    # 刪除
                    pre.next = cur.next
                    return
                else:
                    pre = cur
                    cur = cur.next
            # cur 指向尾節點
            if cur.item == item:
                # 尾部刪除
                pre.next = cur.next

    def search(self, item):
        """查找節點是否存在"""
        if self.is_empty():
            return False
        cur = self._head
        if cur.item == item:
            return True
        while cur.next != self._head:
            cur = cur.next
            if cur.item == item:
                return True
        return False

雙向鏈表

一種更復雜的鏈表是「雙向鏈表」或「雙面鏈表」。每一個節點有兩個連接：一個指向前一個節點，當此節點爲第一個節點時，指向空值；而另外一個指向下一個節點，當此節點爲最後一個節點時，指向空值。

操做

• is_empty() 鏈表是否爲空
• length() 鏈表長度
• travel() 遍歷鏈表
• add(item) 鏈表頭部添加
• append(item) 鏈表尾部添加
• insert(pos, item) 指定位置添加
• remove(item) 刪除節點
• search(item) 查找節點是否存在

實現

class Node(object):
    """雙向鏈表節點"""
    def __init__(self, item):
        self.item = item
        self.next = None
        self.prev = None


class DLinkList(object):
    """雙向鏈表"""
    def __init__(self):
        self._head = None

    def is_empty(self):
        """判斷鏈表是否爲空"""
        return self._head == None

    def length(self):
        """返回鏈表的長度"""
        cur = self._head
        count = 0
        while cur != None:
            count += 1
            cur = cur.next
        return count

    def travel(self):
        """遍歷鏈表"""
        cur = self._head
        while cur != None:
            print (cur.item, end=' ')
            cur = cur.next

    def add(self, item):
        """頭部插入元素"""
        node = Node(item)
        if self.is_empty():
            # 若是是空鏈表，將_head指向node
            self._head = node
        else:
            # 將node的next指向_head的頭節點
            node.next = self._head
            # 將_head的頭節點的prev指向node
            self._head.prev = node
            # 將_head 指向node
            self._head = node

    def append(self, item):
        """尾部插入元素"""
        node = Node(item)
        if self.is_empty():
            # 若是是空鏈表，將_head指向node
            self._head = node
        else:
            # 移動到鏈表尾部
            cur = self._head
            while cur.next != None:
                cur = cur.next
            # 將尾節點cur的next指向node
            cur.next = node
            # 將node的prev指向cur
            node.prev = cur



    def search(self, item):
        """查找元素是否存在"""
        cur = self._head
        while cur != None:
            if cur.item == item:
                return True
            cur = cur.next
        return False

    def insert(self, pos, item):
        """在指定位置添加節點"""
        if pos <= 0:
            self.add(item)
        elif pos > (self.length() - 1):
            self.append(item)
        else:
            node = Node(item)
            cur = self._head
            count = 0
            # 移動到指定位置的前一個位置
            while count < (pos - 1):
                count += 1
                cur = cur.next
            # 將node的prev指向cur
            node.prev = cur
            # 將node的next指向cur的下一個節點
            node.next = cur.next
            # 將cur的下一個節點的prev指向node
            cur.next.prev = node
            # 將cur的next指向node
            cur.next = node

    def remove(self, item):
        """刪除元素"""
        cur = self._head
        if cur.item == item:
            # 若是首節點的元素便是要刪除的元素
            if cur.next == None:
                # 若是鏈表只有這一個節點
                self._head = None
            else:
                # 將第二個節點的prev設置爲None
                cur.next.prev = None
                # 將_head指向第二個節點
                self._head = cur.next
            return
        while cur != None:
            if cur.item == item:
                # 將cur的前一個節點的next指向cur的後一個節點
                cur.prev.next = cur.next
                # 將cur的後一個節點的prev指向cur的前一個節點
                cur.next.prev = cur.prev
                break
            cur = cur.next