python实现单向链表

python实现单向链表

​ 单向链表也叫单链表，是链表中最简单的一种形式，它的每个节点包含两个域，一个信息域（元素域）和一个链接域。这个链接指向链表中的下一个节点，而最后一个节点的链接域则指向一个空值。​

• 表元素域elem用来存放具体的数据。
• 链接域next用来存放下一个节点的位置（python中的标识）
• 变量p指向链表的头节点（首节点）的位置，从p出发能找到表中的任意节点。

单链表的操作

• is_empty() 链表是否为空
• length() 链表长度
• travel() 遍历整个链表
• add(item) 链表头部添加元素
• append(item) 链表尾部添加元素
• insert(pos, item) 指定位置添加元素
• remove(item) 删除节点
• search(item) 查找节点是否存在

单链表的实现

class Node(object):
    """单链表的节点"""

    def __init__(self, elem):
        self.elem = elem
        self.next = None


class SingleList(object):
    """单链表"""

    def __init__(self, node=None):
        self.__head = node

    def is_entry(self):
        """判断是否为空"""
        return self.__head == None

    def length(self):
        """链表的长度"""
        cur = self.__head
        count = 0
        while cur != None:
            count += 1
            cur = cur.next
        return count

    def travel(self):
        """遍历链表"""
        cur = self.__head
        while cur != None:
            print(cur.elem, end=" ")
            cur = cur.next

    def add(self, item):
        """头部添加元素"""
        node = Node(item)
        node.next = self.__head
        self.__head = node

    def append(self, item):
        """尾部添加元素"""
        node = Node(item)

        if self.is_entry():
            self.__head = node
        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"""

        if pos <= 0:
            self.add(item)
        elif pos > self.length() - 1:
            self.append(item)
        else:
            pre = self.__head
            count = 0
            while count < (pos - 1):
                count += 1
                pre = pre.next

            node = Node(item)
            node.next = pre.next
            pre.next = node

    def remove(self, item):

        """删除节点"""
        cur = self.__head
        pre = None
        while cur != None:
            if cur.elem == item:
                # 先判断子节点是否是头结点
                if cur == self.__head:
                    self.__head = cur.next
                else:
                    pre.next = cur.next
            else:
                pre = cur
                cur = cur.next

    def search(self, item):
        """链表查找节点是否存在，并返回True或者False"""
        cur = self.__head
        while cur != None:
            if cur.elem == item:
                return True
            else:
                cur = cur.next

        return False


node = Node(10)
s2 = SingleList(node)

s2.add(12)
s2.add(14)
s2.add(15)
s2.travel()

链表与顺序表的对比

链表失去了顺序表随机读取的优点，同时链表由于增加了结点的指针域，空间开销比较大，但对存储空间的使用要相对灵活。

链表与顺序表的各种操作复杂度如下所示：

操作	链表	顺序表
访问元素	O(n)	O(1)
在头部插入/删除	O(1)	O(n)
在尾部插入/删除	O(n)	O(1)
在中间插入/删除	O(n)	O(n)