單雙鏈表
集合中存儲的元素是有順序的。順序表的結構能夠分爲兩種形式：單數據類型和多數據類型。node
單數據類型：例如np.arraypython
單數據類型：內存連續開闢，在內存中存儲 int a = 10，20，30圖例以下數據結構
多數據類型：例如python中的listapp
多數據類型：內存非連續開闢，在內存中如何存儲 li = 10,'a',96.5,如何獲取每個數據值呢？測試
- 順序表的弊端：順序表的結構須要預先知道數據大小來申請連續的存儲空間，而在進行增長刪除時又須要進行數據的搬遷。spa
- Python中的 list 和 tuple 兩種類型採用了順序表的實現技術。3d
3、鏈表
相對於順序表，鏈表結構能夠充分利用計算機內存空間，實現靈活的內存動態管理。指針
鏈表（Linked list）是一種常見的基礎數據結構，是一種線性表，可是不像順序表同樣連續存儲數據，而是每個結點（數據存儲單元）裏存放下一個結點的信息（即地址）：code
4、單向鏈表：
單向鏈表也叫單鏈表，是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。對象
- 表中元素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。
- 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。
單向鏈表的抽象數據類型定義：
. is_empty()：鏈表是否爲空
. length()：鏈表長度
. travel()：遍歷整個鏈表
. add(item)：鏈表頭部添加元素
. append(item)：鏈表尾部添加元素
. insert(pos, item)：指定位置添加元素
. remove(item)：刪除節點
. search(item)：查找節點是否存在
# 第一步：建立節點(node) class Node(object): def __init__(self,item): # 存放新節點的值 self.item = item # 新節點沒有下一個連接地址 self.next = None # 建立連接 class Link(object): def __init__(self): # _head永遠指向的第一個節點的地址 self._head = None # 添加一個連接 def add(self,item): # 建立新節點 node = Node(item) # 將新節點的next地址指向 舊節點的_head指向 node.next = self._head # 新節點地址指向新節點內存空間地址 self._head = node # 獲取鏈表值 def travel(self): # 獲取第一個節點指針 cur = self._head # 判斷鏈表next指向爲空時，則爲鏈表的最後一個節點 while cur: # 打印節點item屬性值 print(cur.item) # 將新的節點指針賦值給cur變量 cur = cur.next def length(self): # 獲取第一個節點指針 cur = self._head # 長度計數器 count = 0 # 判斷鏈表next指向爲空時，則爲鏈表的最後一個節點 while cur: # 打印節點item屬性值 count += 1 # 將新的節點指針賦值給cur變量 cur = cur.next # 打印計數器 print("當前鏈表長度： ",count) return count # 判斷鏈表是否爲空 def isEmpty(self): # 判斷鏈表指針爲None時，鏈表爲空，返回True return self._head == None # 鏈表尾部追加元素 def append(self,item): node = Node(item) # 判斷鏈表是否爲空 if self.isEmpty(): # 鏈表爲空，添加新節點 self._head = node return # 鏈表不爲空，追加節點 cur = self._head # 定義一個變量，保存前一個節點的地址 pre = None # 判斷 while cur: pre = cur cur = cur.next # 最後next指針指向新加節點 pre.next = node # 查詢鏈表 查詢成功返回True,不然返回False def search(self,item): find = False cur = self._head while cur: # 查詢成功 if cur.item == item: find = True break else: # 鏈表指針指向下一個鏈表節點 cur = cur.next return find # 鏈表的插入操做 def insert(self,pos,item): # 查詢鏈表長度 length = self.length() if pos <=0 or pos >length: print("插入位置超出範圍！！！") return # pos添加的位置規定從1開始 node = Node(item) cur = self._head pre = None # 在位置1插入 if pos == 1: node.next = self._head self._head = node return # for循環，使鏈表指針指向pos插入位置 for i in range(1,pos): pre = cur cur = cur.next # 此時鏈表指針指向須要插入數據的位置 # 此時把pre指向的上一個指針地址指向插入節點的地址 pre.next = node # 把插入節點地址指針指向下一個節點地址 node.next = cur # 刪除指定位置節點 def remove(self,item): # 獲取第一個節點指針 cur = self._head pre = None # 此處沒有節點能夠刪除 if self._head == None: return # 刪除第一個節點 if cur.item == item: self._head = cur.next return # 刪除其餘位置節點 while cur: # 將新的節點指針賦值給下一個節點地址 if cur.item == item: pre.next = cur.next break else: pre = cur cur = cur.next
# 鏈表測試 # 實例化鏈表對象 link = Link() # 添加節點 link.add(1) link.add(2) link.add(3) # 顯示鏈表值 link.travel() # 刪除元素2 link.remove(2) link.travel() # 插入在鏈表位置1處插入一個節點6 link.insert(4,8) link.travel()
5、單向循環鏈表
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next域再也不爲None，而是指向鏈表的頭結點。
基本操做和單鏈表基本同樣，實現代碼以下：
# coding=utf-8
# 單向循環鏈表
class Node:
"""節點"""
def __init__(self, item):
self.item = item
self.next = None
def __str__(self):
return str(self.item)
class SinCycLinkedList:
"""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 is None
def length(self):
"""鏈表長度"""
if self.is_empty():
return 0
count = 1
cur = self._head
while cur.next != self._head:
# print("cur", cur.item)
count += 1
cur = cur.next
return count
def travel(self):
"""遍歷"""
if self.is_empty():
return
cur = self._head
print(cur.item)
while cur.next != self._head:
cur = cur.next
print(cur.item)
def add(self, item):
"""在頭部添加一個節點"""
node = Node(item)
if self.is_empty():
self._head = node
node.next = self._head
else:
node.next = self._head
cur = self._head
while cur.next != self._head:
cur = cur.next
cur.next = node
self._head = node
def append(self, item):
"""在尾部添加一個節點"""
node = Node(item)
if self.is_empty():
self._head = node
node.next = self._head
else:
cur = self._head
# print(type(cur), cur.item, cur.next)
while cur.next != self._head:
cur = cur.next
# print(cur.item)
cur.next = node
node.next = self._head
def insert(self, pos, item):
"""指定位置pos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
cur_pos = 0
while cur.next != self._head:
if (pos - 1) == cur_pos:
node.next = cur.next
cur.next = node
break
cur_pos += 1
cur = cur.next
def remove(self, item):
"""刪除一個節點"""
if self.is_empty():
return
pre = self._head
# 刪除首節點
if pre.item == item:
cur = pre
while cur.next != self._head:
cur = cur.next
cur.next = pre.next # 刪除首節點（跳過該節點）
self._head = pre.next # 從新指定首節點
# 刪除其餘的節點
else:
cur = pre
while cur.next != self._head:
if cur.next.item == item:
cur.next = cur.next.next
cur = cur.next
def search(self, item):
"""查找節點是否存在"""
if self.is_empty():
return -1
cur_pos = 0
cur = self._head
if cur.item == item:
return cur_pos
while cur.next != self._head:
if cur.item == item:
return cur_pos
cur_pos += 1
cur = cur.next
if cur_pos == self.length() - 1:
return -1
if __name__ == "__main__":
ll = SinCycLinkedList()
ll.add(1) # 1
ll.add(2) # 2 1
# ll.travel()
ll.append(3) # 2 1 3
ll.insert(2, 4) # 2 1 4 3
ll.insert(4, 5) # 2 1 4 3 5
ll.insert(0, 6) # 6 2 1 4 3 5
print("length:", ll.length()) # 6
ll.travel() # 6 2 1 4 3 5
print("search(3)", ll.search(3)) # 4
print("search(7)", ll.search(7)) # -1
print("search(6)", ll.search(6)) # 0
print("remove(1)")
ll.remove(1)
print("length:", ll.length()) # 6 2 4 3 5
print("remove(6)")
ll.remove(6)
ll.travel()
6、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，當次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。
代碼實現：
# coding=utf-8
# 雙向鏈表
class Node:
"""節點"""
def __init__(self, item):
self.item = item
self.prev = None
self.next = None
class DLinkList:
"""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 is None
def length(self):
"""獲取鏈表長度"""
if self.is_empty():
return 0
else:
cur = self._head
count = 1
while cur.next is not None:
count += 1
cur = cur.next
return count
def travel(self):
"""遍歷鏈表"""
print("↓↓" * 10)
if self.is_empty():
print("")
else:
cur = self._head
print(cur.item)
while cur.next is not None:
cur = cur.next
print(cur.item)
print("↑↑" * 10)
def add(self, item):
"""鏈表頭部添加節點"""
node = Node(item)
if self.is_empty():
self._head = node
else:
cur = self._head
node.next = cur
cur.prev = node
self._head = node
def append(self, item):
"""鏈表尾部添加節點"""
node = Node(item)
if self.is_empty():
self._head = node
else:
cur = self._head
# 遍歷找到最後一個節點
while cur.next is not None:
cur = cur.next
# 在尾節點添加新的節點
cur.next = node
node.prev = cur
def insert(self, pos, item):
"""指定位置添加"""
# 頭部添加
if pos <= 0:
self.add(item)
# 尾部添加
elif pos > (self.length() - 1):
self.append(item)
# 其餘位置添加
else:
node = Node(item)
cur = self._head
cur_pos = 0
while cur.next is not None:
if cur_pos == (pos - 1):
# 與下一個節點互相指向
node.next = cur.next
cur.next.prev = node
# 與上一個節點互相指向
cur.next = node
node.prev = cur
cur_pos += 1
cur = cur.next
def remove(self, item):
"""刪除節點"""
if self.is_empty():
return
else:
cur = self._head
# 刪除首節點
if cur.item == item:
self._head = cur.next
cur.next.prev = None
# 刪除其餘節點
else:
while cur.next is not None:
if cur.item == item:
# 刪除以前：1 ←→ [2] ←→ 3
# 刪除以後：1 ←→ 3
cur.prev.next = cur.next
cur.next.prev = cur.prev
cur = cur.next
# 刪除尾節點
if cur.item == item:
cur.prev.next = None
def search(self, item):
"""查找節點是否存在"""
if self.is_empty():
return -1
else:
cur = self._head
cur_pos = 0
while cur.next is not None:
if cur.item == item:
return cur_pos
cur_pos += 1
cur = cur.next
if cur_pos == (self.length() - 1):
return -1
if __name__ == "__main__":
ll = DLinkList()
ll.add(1) # 1
ll.add(2) # 2 1
ll.append(3) # 2 1 3
ll.insert(2, 4) # 2 1 4 3
ll.insert(4, 5) # 2 1 4 3 5
ll.insert(0, 6) # 6 2 1 4 3 5
print("length:", ll.length()) # 6
ll.travel() # 6 2 1 4 3 5
print("search(3)", ll.search(3))
print("search(4)", ll.search(4))
print("search(10)", ll.search(10))
ll.remove(1)
print("length:", ll.length())
ll.travel()
print("刪除首節點 remove(6)：")
ll.remove(6)
ll.travel()
print("刪除尾節點 remove(5)：")
ll.remove(5)
ll.travel()
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