单链表
定义
定义节点：数据域、指针域
# 链表节点类
class ListNode(object):
def __init__(self, val):
self.val = val
self.next = None
head指针指向的是第一个节点。
定义单链表，及操作：
# 链表节点类
class ListNode(object):
def __init__(self, val):
self.val = val
self.next = None
# 链表类，生成链表以及定义相关方法
class LinkList(object):
# 生成链表，这里使用list来生成
def create(self, valList):
"""
:type valList: list
:rtype: ListNode
"""
node = ListNode(0)
head = ListNode(0)
head.next = node
for i in range(len(valList)):
node.next = ListNode(0)
node.next.val = valList[i]
node = node.next
return head.next
# 遍历显示
def printLink(self, head):
"""
:type head: ListNode
:rtype: None
"""
ans = head.next
while ans:
print(ans.val, end=' ')
ans = ans.next
# 回车换行
print()
# 链表判空
def isEmpty(self, head):
"""
:type head: ListNode
:rtype: Boolean
"""
# 若头指针为空，即链表为空，返回True; 否则返回False
return True if not head else False
# 取链表长度: 不算头结点
def size(self, head):
"""
:type head: ListNode
:rtype: int
"""
ans = head.next
size = 0
while ans:
size += 1
ans = ans.next
return size
# 根据索引取节点值域
def getItem(self, head, index):
"""
:type head: ListNode
:type index: int
:rtype: int
"""
p = head.next
count = 0
while count != index:
p = p.next
count += 1
return p.val
# 根据索引设值
def setItem(self, head, index, val):
"""
:type head: ListNode
:type index: int
:type val: int
:rtype: None
"""
p = head
count = -1
while count < index - 1:
p = p.next
count += 1
p.val = val
# 单链表快速排序
def quickSort(self, head):
"""
:type head: ListNode
:rtype: ListNode
"""
if not head or not head.next:
return head
ans = ListNode(0)
ans.next = head
return self.sort(ans, None)
def sort(self, head, end):
if head == end or head.next == end or head.next.next == end:
return head
tpmHead = ListNode(0)
# 划分节点
poi = head.next
# 遍历指针
cur = poi
pre = tpmHead
# 一趟划分
while cur.next != end:
# 当前节点值域小于划分节点的值域，则将当前节点放到左侧
if cur.next.val < poi.val:
pre.next = cur.next
pre = pre.next
cur.next = cur.next.next
else:
cur = cur.next
# 合并临时链表和原链表，将原链表接到临时链表后面即可
pre.next = head.next
head.next = tpmHead.next
self.sort(head, poi)
self.sort(poi, end)
return head.next
# 单链表归并排序
def mergeSort(self, head):
"""
:type head: ListNode
:rtype: ListNode
"""
if not head or not head.next:
return head
# 用快慢指针找链表中间节点,循环结束时：slow.next指向中间节点。
slow, fast = head, head
while fast.next and fast.next.next:
slow = slow.next
fast = fast.next.next
# 对右半部分归并排序
right = self.mergeSort(slow.next)
# 断开左右两部分链表
slow.next = None
# 对左半部分归并排序
left = self.mergeSort(head)
return self.mergeLink(left, right)
# 合并两个链表：按升序
def mergeLink(self, left, right):
node = ListNode(-1)
head = node
while left and right:
if left.val < right.val:
node.next = left
left = left.next
else:
node.next = right
right = right.next
node = node.next
node.next = left if left else right
return head.next
if __name__ == "__main__":
# 数组/列表，存放链表节点的值域
li = [4, 2, 5, 3, 7, 9, 1, 0]
myLink = LinkList()
# 生成单链表
head = myLink.create(li)
# 打印链表长度
print("长度：", myLink.size(head))
# 判空
print("判空：", myLink.isEmpty(head))
# 单链表快速排序（升序），不稳定排序算法
ansQuick = myLink.quickSort(head)
myLink.printLink(ansQuick)
# 单链表归并排序（升序），稳定排序算法
ansMerge = myLink.mergeSort(head)
myLink.printLink(ansMerge)
运行截图：
特点
单链表便于插入、删除，时间复杂度为O(1);不便于查找，时间复杂度为O(n)。
Py和C实现链表的区别
python是动态语言，可以直接把对象赋值给新的变量。
在C/C++中，通常采用“指针+结构体”来实现链表；
而在Python中，则可以采用“引用+类”来实现链表。
如下图：
mylist = Node()
mylist.next = head
head指针指向的是第一个节点。
单链表头插法、尾插法
设node是待插入节点。
头插法：
node.next = head.next
head.next = node
尾插法：
while head.next:
head = head.next
head.next = node
头插法反转链表：
#新链表的头指针
pre = None
while head:
#暂存头指针指向节点的下一个节点
temp = head.next
#断开原链表，头插法接到新链表
head.next = pre
pre = head
head = temp
return pre
在指定位置(第index个位置)插入节点：
i = 0
cur_node = self.head.next
while i != index:
cur_node = cur_node.next
i += 1
node.next = cur_node.next
cur_node.next = node
用“快慢指针”找单链表的中间节点
# 用快慢指针找链表中间节点,循环结束时：slow.next指向中间节点。
slow, fast = head, head
while fast.next and fast.next.next:
slow = slow.next
fast = fast.next.next
若快慢指针slow, fast初始为：slow, fast = head.next, head.next，则循环结束时，slow指向中间节点。
