python鏈表
一 簡介
1 鏈表簡介
鏈表是一種物理存儲單元上非連續、非順序的存儲結構，數據元素的邏輯順序是經過鏈表中的指針連接次序實現的。鏈表由一系列結點（鏈表中每個元素稱爲結點）組成，結點能夠在運行時動態生成。每一個結點包括兩個部分：一個是存儲數據元素的數據域，另外一個是存儲下一個結點地址的指針域。 相比於線性表順序結構，操做複雜。因爲沒必要須按順序存儲，鏈表在插入的時候能夠達到O(1)的複雜度，比另外一種線性表順序錶快得多，可是查找一個節點或者訪問特定編號的節點則須要O(n)的時間，而線性表和順序表相應的時間複雜度分別是O(logn)和O(1)。node
使用鏈表結構能夠克服數組鏈表須要預先知道數據大小的缺點，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。可是鏈表失去了數組隨機讀取的優勢，同時鏈表因爲增長告終點的指針域，空間開銷比較大。鏈表最明顯的好處就是，常規數組排列關聯項目的方式可能不一樣於這些數據項目在記憶體或磁盤上順序，數據的存取每每要在不一樣的排列順序中轉換。鏈表容許插入和移除表上任意位置上的節點，可是不容許隨機存取。鏈表有不少種不一樣的類型：單向鏈表，雙向鏈表以及循環鏈表。鏈表能夠在多種編程語言中實現。像Lisp和Scheme這樣的語言的內建數據類型中就包含了鏈表的存取和操做。程序語言或面嚮對象語言，如C,C++和Java依靠易變工具來生成鏈表，python在其標準庫中沒有連接列表。python
2 單項鍊表和雙向鏈表
1 單鏈表
1 示意圖
2 存儲結構
上圖就是單向鏈表的存儲結構原理圖，由圖中咱們能夠看出每一個節點都由兩部分組成，一個是data數據域，另外一個是指向下一節點的next指針域，指針域不存聽任何數據，而後經過這樣的方式一直指下去，最後便造成了一條相似鐵鏈的結構，因此稱爲鏈表，最後的next指針爲null，說明到了最後一個節點，(python中爲None),最後一個節點的指針不指向任何節點，因此next=null.編程
2 雙向鏈表
1 示意圖
2 存儲結構
雙向鏈表也叫雙鏈表，是鏈表的一種，它的每一個數據結點中都有兩個指針，分別指向直接後繼和直接前驅。因此，從雙向鏈表中的任意一個結點開始，均可以很方便地訪問它的前驅結點和後繼結點。通常咱們都構造雙向循環鏈表。數組
二 python單向鏈表實現
1 單項鍊表實現append和 iternodes
#!/usr/bin/poython3.6
#conding:utf-8
class SingleNode:
''' 定義一個節點'''
def __init__(self,value,next=None,prev=None): #追加的下一跳就是None
self.value=value # 定義節點中的數據
self.next=next # 定義節點的指針
self.prev=prev # 定義節點的上一個元素
def __repr__(self):
return str(self.value) # 此處返回的是指針的值
class LinkedList:
'''容器類，用來存儲一個個節點，鏈表在內存中並不是是連續的，而list在內存中是連續的'''
def __init__(self):
self.nodes=[] #定義存儲的容器，對於一個不須要插入和刪除的鏈表來講，使用list更方便,但插入和remove是不方便的
self.head=None #默認的，鏈表的頭和尾都是空
self.tail=None # 追加知道tail不用從頭進行處理，尾巴加上
def append(self,val):
node=SingleNode(val) #此處生成一個node的值
prev=self.tail #查看當前有多少個元素，及就是未加的節點以前，前一個節點
if prev is None: # 若是當前尾巴是None,則代表無元素。tail指的是node,此處是針對第一個元素的執行
self.head=node #前一個的下一個是None
else:
prev.next = node # 前一個元素的下一個元素指向當前的元素,若只放一個，則next是None，用默認值就能夠
self.nodes.append(node) #追加，此處須要前一個元素
self.tail=node # 前一個元素的下一個指向的是node，
def iternodes(self,reverse=False):#遍歷當前元素
current= self.head # 遍歷
while current:
yield current
current=current.next
l1=LinkedList()
l1.append(10)
l1.append(11)
l1.append(12)
l1.append(20)
for i in l1.iternodes():
print (i)
結果以下 app
2 雙向鏈表實現以下
#!/usr/bin/poython3.6
#conding:utf-8
class SignerNode:
def __init__(self,value,next=None,prev=None):
self.value=value
self.next=next
self.prev=prev
def __repr__(self):
return str(self.value)
class LinkedList:
def __init__(self):
self.tail = None
self.head = None
def append(self,val):
node=SignerNode(val)
if self.tail is None: # only one
self.head=node
else:
self.tail.next=node
node.prev=self.tail #前一個應該指向當前的前一個
self.tail=node # 將本身變成尾部
def iternodes(self,reverse=False):
current=self.tail if reverse else self.head
while current:
yield current
current=current.prev if reverse else current.next
def pop(self): # 從尾部進行刪除
if self.tail is None: #若是沒尾部，則直接爲空
raise Exception('Empty')
# tail中只有一個元素，則其必定不是None,但必定須要拿到
tail = self.tail #當前的尾巴
prev=tail.prev # 獲取尾巴的前一個
# next=tail.next # 尾巴的後一個恆定位None
if prev is None: # 此處表示其若是隻有一個元素,則頭部和尾部都爲空
self.head=None
self.tail=None
else: # 此處不止一個元素
self.tail=prev #將tail指定到前面的一個
prev.next=None # 前一個的下一個是None
return tail.value # 送進來的是誰，返回的應該就是誰
def getitem(self,index): # 此處不支持負向索引，此處時經過索引進行操做
if index < 0 :
return None
current=None
for k,v in enumerate(self.iternodes()):
if index==k:
current=v # 若是存在，此處返回爲Node
break
if current is not None: # 此處是判斷元素的值是不是None，若是時None,則返回，查看遍歷是否到頭
return current
def insert(self,index,value):
if index <0:
raise Exception('Error')
current = None
for k, v in enumerate(self.iternodes()):
if index == k:
current = v # 若是存在，此處返回爲Node
break
if current is None: # 此處是判斷元素的值是不是None，若是時None,則返回，查看遍歷是否到頭,若沒找到，則追加
self.append(value) # 此處尾部的修改是不用管的
return
prev = current.prev
next = current.next
node = SignerNode(value)
if prev is None: # 若你是開頭，則prev爲None
self.head=node
node.next=current # 當前的下一個是以前的
current.prev=node # 以前的前一個以前是None,如今因爲加入了元素，所以前一個的前一個是當前的節點
else: # 在後面的，自己最後的沒動，只是他前面的在動
node.prev=prev # 插入的前一個是以前的
node.next=current # 插入的後一個是當前節點
current.prev= node # 當前節點的以前修改爲node
prev.next=node # 前一個的須要指向當前的
def remove(self,index):
if self.tail is None: # 此處表示是最後一個
raise Exception('Empty')
if index <0:
raise ValueError('Wrong Index {}'.format(index))
current=None
for k, v in enumerate(self.iternodes()):
if index == k:
current = v # 若是存在，此處返回爲Node
break
if current is None: # 沒找到
raise ValueError('Wrong Index {} .out of boundary'.format(index))
prev=current.prev
next = current.next
if prev is None and next is None: # 此處表示只有一個元素 only one的狀況
self.head=None
self.tail=None
elif prev is None: # 則表示爲開始元素
self.head=next
next.prev=None
elif next is None: # 此處表示是最後一個元素
self.tail=prev
prev.next=None
else: # 不是頭部，也不是尾部
prev.next=next
next.prev=prev
print (current)
del current
l1=LinkedList()
node=SignerNode('1234')
l1.append(node)
node=SignerNode(1)
l1.insert(0,node)
node=SignerNode(2)
l1.insert(1,node)
node=SignerNode(100)
l1.insert(100,node)
for i in l1.iternodes():
print (i)
print ('#'*20)
print (l1.pop())
print (l1.pop())
for i in l1.iternodes():
print (i)
print ('~'*20)
l1.remove(1)
print ('*'*20)
for i in l1.iternodes():
print (i)
結果以下編程語言
3 使用_setitem_，_getitem_,__iter__實現對鏈表的訪問
#!/usr/bin/poython3.6
#conding:utf-8
class Node:
def __init__(self,value,next=None,prev=None):
self.value=value
self.next=next
self.prev=prev
def __repr__(self):
return str(self.value)
class NodeList:
def __init__(self):
# self.lst=[]
self.tail=None
self.head=None
def append(self,value):
node = Node(value)
current=self.tail
if current is None: # 此處表示無數據
self.head=node
else: #此處表示有數據
current.next=node
node.prev=current
self.tail=node
# self.lst.append(node)
def pop(self):
current=self.tail
prev=current.prev
next=current.next
if current is None:
raise Exception('Empty')
if prev is None: # 此處是判斷只有一個元素
self.head=None
self.tail=None
else:
self.tail=prev
prev.next=None
def iterable(self,reverse=True):
current= self.head if reverse else self.tail
while current:
yield current
current= current.next if reverse else current.prev
def insert(self,index,value):
if index < 0 :
raise Exception('Index illegal')
node1=Node(value)
current=None
for k,node in enumerate(self.iterable()):
if index==k:
current=node
break
if current is None:
self.append(node1)
return
prev=current.prev
mext=current.next
if prev is None: # 此處表示是第一個
self.head=node1
node1.next=current
current.prev=node1
else:
node1.next=current
node1.prev=current.prev
prev.next=node1
current.prev=node1
def remove(self,index):
if index < 0:
raise Exception('Index illegal')
current = None
for k, node in enumerate(self.iterable()):
if index == k:
current = node
break
if current is None:
raise Exception('Index not exist')
prev=current.prev
next=current.next
if prev is None and next is None:
self.tail=None
self.head=None
elif prev is None:
self.head=current.next
next.prev=None
elif next is None:
self.tail=current.prev
prev.next=None
else:
prev.next=next
next.prev=prev
def __getitem__(self, index):
for i,node in enumerate(self.iterable(True if index >=0 else False), 0 if index >= 0 else 1 ): # 此處表示枚舉法的起點爲0
if ( i if index>=0 else -i) == abs(index):
return node
def __iter__(self):
return iter(self.iterable())
def __setitem__(self,index, value):
self[index].value=value
node=Node(1)
l1=NodeList()
l1.append(node)
node=Node(2)
l1.append(node)
node=Node(3)
l1.append(node)
node=Node(4)
l1.append(node)
node=Node(5)
l1.append(node)
for i in l1.iterable():
print (i)
print ('*'*30)
l1.pop()
l1.pop()
l1.pop()
for i in l1.iterable():
print (i)
print ('#'*30)
l1.insert(0,100)
l1.insert(100,10)
l1.insert(2,'abc')
for i in l1.iterable():
print (i)
print ('~'*30)
l1.remove(2)
l1.remove(1)
l1.remove(0)
l1.remove(1)
for i in l1.iterable():
print (i)
l1.append(node)
l1.append(node)
print ('}'*20)
print (l1[0])
print (l1[1])
print ('}'*20)
for i in l1:
print (i)
print ('['*30)
l1[1]=4
for i in l1:
print (i)
l1[0]=10
print (']'*30)
for i in l1:
print (i)
l1[2]=20
print ('$'*30)
for i in l1:
print (i)
l1[2]=40
print ('('*30)
for i in l1:
print (i)
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