Python实现单向链表
一、释义：
1.单向链表由节点组成；
2.每个节点包含两个域，元素域和链接域。元素域存放数据，链接域存放下一个节点的地址信息；
3.每个节点指向下一个节点，最后一个节点指向空。
二、特点：
1.链表方向是单向的，对链表的访问(如查询)，需要从头节点开始逐个往下寻找；
2.增跟删效率较高，不用移动其它节点，这里可比较于顺序表。
三、图解：
1.单向链表(single_linked)：
2.节点(Node)：
3.加深理解：
四、定义链表的一些属性及方法：
1.empty() # 判断链表为空
2.append() # 尾部添加元素
3.add() # 头部添加元素
4.insert() # 指定位置添加元素
5.remove() # 删除节点
6.search() # 查找节点是否存在
7.travel() # 遍历链表
8.length() # 返回链表长度
五、python实现链表：
1.定义节点：
class Node(object): """定义节点""" def __init__(self, elem): self.elem = elem # 初始化元素区 self.next = None # 初始化链接区，默认指向空
2.定义链表：
1 class SingleLinked(object): 2 """定义单向链表""" 3 4 # 初始化链表 5 def __init__(self, node=None): 6 self.__head = node # 默认头节点为空
3.判断空：
1 # 判断链表为空 2 def empty(self): 3 # 头节点为空则链表为空 4 return self.__head is None
4.尾部添加元素：
1 # 尾部添加元素 2 def append(self, item): 3 node = Node(item) 4 # 如果链表为空，则添加节点为头节点 5 if self.empty(): 6 self.__head = node 7 else: 8 cur = self.__head # 定义游标 9 # 如果游标的下一个节点不为空，则游标往下走 10 while cur.next is not None: 11 cur = cur.next 12 cur.next = node
5.头部添加元素：
1 # 头部添加元素 2 def add(self, item): 3 node = Node(item) 4 if self.empty(): 5 self.__head = node 6 else: 7 # 注意这两句的顺序不能换 8 node.next = self.__head 9 self.__head = node
6.指定位置添加元素：
1 # 指定位置添加元素 2 def insert(self, pos, item): 3 4 # 如果pos <= 0,则视为头节点位置插入 5 if pos <= 0: 6 self.add(item) 7 return True 8 # 如果pos>=链表的长度，则视为尾添加 9 elif pos >= self.length(): 10 self.append(item) 11 return True 12 # 其余则为链表区域内位置插入 13 else: 14 node = Node(item) # 实例化一个节点 15 cur = self.__head # 定义游标 16 location = 0 # 定义链表位置并初始化 17 # 如果没有找到指定的位置，游标继续往下走 18 while pos != location + 1: 19 cur = cur.next 20 location += 1 21 # 退出循环则找到相应位置，添加节点 22 node.next = cur.next 23 cur.next = node 24 return True
7.删除节点：
1 # 删除节点 2 def remove(self, item): 3 if self.empty(): 4 return False 5 cur = self.__head # 定义cur游标 6 pre = None # 定义pre游标，为cur的前一个位置 7 while cur is not None: 8 if cur.elem == item: 9 # 头节点情况 10 if cur == self.__head: 11 # 将头节点的下一个节点赋给头节点 12 self.__head = cur.next 13 return True 14 # 非头节点情况 15 else: 16 # 删除操作 17 pre.next = cur.next 18 return True 19 # 移动游标 20 else: 21 # 这两句顺序不能反 22 pre = cur 23 cur = cur.next 24 return False
8.查找节点是否存在：
1 # 查找节点是否存在 2 def search(self, item): 3 if self.empty(): 4 return False 5 else: 6 cur = self.__head # 定义游标 7 while cur is not None: 8 if cur.elem == item: 9 return True 10 else: 11 cur = cur.next # 游标后移 12 return False
9.遍历链表：
1 # 遍历链表 2 def travel(self): 3 if self.empty(): 4 return None 5 else: 6 elem_list = [] # 元素列表 7 cur = self.__head 8 # 如果游标不为空，则打印游标对应的元素，游标向后移动 9 while cur is not None: 10 elem_list.append(cur.elem) 11 cur = cur.next # 游标下移 12 return elem_list
10.返回链表长度：
1 # 返回链表长度 2 def length(self): 3 if self.empty(): 4 return 0 5 else: 6 cur = self.__head 7 count = 0 8 while cur is not None: 9 count += 1 10 cur = cur.next 11 return count
六、整体代码：
1 class Node(object): 2 """定义节点""" 3 def __init__(self, elem): 4 self.elem = elem # 初始化元素区 5 self.next = None # 初始化链接区，默认指向空 6 7 8 class SingleLinked(object): 9 """定义单向链表""" 10 11 # 初始化链表 12 def __init__(self, node=None): 13 self.__head = node # 默认头节点为空 14 15 # 判断链表为空 16 def empty(self): 17 # 头节点为空则链表为空 18 return self.__head is None 19 20 # 尾部添加元素 21 def append(self, item): 22 node = Node(item) 23 # 如果链表为空，则添加节点为头节点 24 if self.empty(): 25 self.__head = node 26 else: 27 cur = self.__head # 定义游标 28 # 如果游标的下一个节点不为空，则游标往下走 29 while cur.next is not None: 30 cur = cur.next 31 cur.next = node 32 33 # 头部添加元素 34 def add(self, item): 35 node = Node(item) 36 if self.empty(): 37 self.__head = node 38 else: 39 # 注意这两句的顺序不能换 40 node.next = self.__head 41 self.__head = node 42 43 # 指定位置添加元素 44 def insert(self, pos, item): 45 46 # 如果pos <= 0,则视为头节点位置插入 47 if pos <= 0: 48 self.add(item) 49 return True 50 # 如果pos>=链表的长度，则视为尾添加 51 elif pos >= self.length(): 52 self.append(item) 53 return True 54 # 其余则为链表区域内位置插入 55 else: 56 node = Node(item) # 实例化一个节点 57 cur = self.__head # 定义游标 58 location = 0 # 定义链表位置并初始化 59 # 如果没有找到指定的位置，游标继续往下走 60 while pos != location + 1: 61 cur = cur.next 62 location += 1 63 # 退出循环则找到相应位置，添加节点 64 node.next = cur.next 65 cur.next = node 66 return True 67 68 # 删除节点 69 def remove(self, item): 70 if self.empty(): 71 return False 72 cur = self.__head # 定义cur游标 73 pre = None # 定义pre游标，为cur的前一个位置 74 while cur is not None: 75 if cur.elem == item: 76 # 头节点情况 77 if cur == self.__head: 78 # 将头节点的下一个节点赋给头节点 79 self.__head = cur.next 80 return True 81 # 非头节点情况 82 else: 83 # 删除操作 84 pre.next = cur.next 85 return True 86 # 移动游标 87 else: 88 # 这两句顺序不能反 89 pre = cur 90 cur = cur.next 91 return False 92 93 # 查找节点是否存在 94 def search(self, item): 95 if self.empty(): 96 return False 97 else: 98 cur = self.__head # 定义游标 99 while cur is not None: 100 if cur.elem == item: 101 return True 102 else: 103 cur = cur.next # 游标后移 104 return False 105 106 # 遍历链表 107 def travel(self): 108 if self.empty(): 109 return None 110 else: 111 elem_list = [] # 元素列表 112 cur = self.__head 113 # 如果游标不为空，则打印游标对应的元素，游标向后移动 114 while cur is not None: 115 elem_list.append(cur.elem) 116 cur = cur.next # 游标下移 117 return elem_list 118 119 # 返回链表长度 120 def length(self): 121 if self.empty(): 122 return 0 123 else: 124 cur = self.__head 125 count = 0 126 while cur is not None: 127 count += 1 128 cur = cur.next 129 return count 130 131 132 if __name__ == '__main__': 133 single_linked = SingleLinked() 134 print('-----尾部添加元素-----') 135 single_linked.append(1) 136 single_linked.append(2) 137 single_linked.append(78) 138 print('-----遍历链表-----') 139 ret = single_linked.travel() 140 print(ret) 141 print('-----查看链表长度-----') 142 res = single_linked.length() 143 print(res) 144 print('-----头部添加元素-----') 145 single_linked.add(9) 146 single_linked.add(10) 147 print(res) 148 print('-----遍历链表-----') 149 ret = single_linked.travel() 150 print(ret) 151 print('-----查找节点是否存在-----') 152 ret = single_linked.search(1) 153 print(ret) 154 print('-----遍历链表-----') 155 print(single_linked.travel()) 156 print('-----删除节点-----') 157 res2 = single_linked.remove(10) 158 res3 = single_linked.remove(56) 159 res4 = single_linked.remove(79) 160 print(ret, res, res4) 161 print('-----遍历链表-----') 162 print(single_linked.travel()) 163
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