一、python中实现链表(二)
python中实现链表(一)见
单链表的实现
0、定义节点
class Node:
"""单链表的结点"""
def __init__(self,item):
# _item存放数据元素
self.item = item
# _next是下一个节点的标识
self.next = None
1、定义链表
class SingleLinked(object):
"""定义单向链表"""
# 初始化链表
def __init__(self, node=None):
self._head = node # 默认头节点为空
2、判断空:
# 判断链表为空
def is_empty(self):
# 头节点为空则链表为空
return self._head is None
分析:如果链表的self._head为空,则说明链表的首节点就是空的,表示为空链表。
3、尾部添加元素
def append(self, item):
"""尾部添加元素"""
node = SingleNode(item)
# 先判断链表是否为空,若是空链表,则将_head指向新节点
if self.is_empty():
self._head = node
# 若不为空,则找到尾部,将尾节点的next指向新节点
else:
cur = self._head
while cur.next != None:
cur = cur.next
cur.next = node
示例
class Node:
def __init__(self,item):
self.item = item
self.next = None
class SingleLink:
def __init__(self,node=None):
self._head = node
def is_empty(self):
# 头节点为空则链表为空
return self._head is None
def append(self, item):
"""尾部添加元素"""
node = Node(item)
# 先判断链表是否为空,若是空链表,则将_head指向新节点
if self.is_empty():
self._head = node
# 若不为空,则找到尾部,将尾节点的next指向新节点
else:
cur = self._head
while cur.next != None:
cur = cur.next
cur.next = node
sl1 = SingleLink()
sl1.append('张三')
sl1.append('李四')
sl1.append('王五')
添加节点过程分析:
(1)如果是空链表的话:
创建新的节点node对象
node = Node('张三'),
这里的node.item = '张三', node.next=None,
并将self._head =node
,此时 self._head
不再为空
(2)再次添加新的节点:
创建第二个节点node对象
node = Node('李四'),
cur为当前游标,将_head的值赋值给cur,
此时是添加第二个节点,cur = self._head 即第一个节点的node.next=None,还是无法进入while循环
直接执行 cur.next = node语句,
cur.next = Node('李四')
即SingleLink对象._head=Node('张三')
SingleLink对象._head.next = Node('李四')
(3)添加第三个节点
创建第三个节点node对象
node = Node('王五'),
cur为当前游标,将_head的值赋值给cur,
此时是添加第三个节点,cur = self._head 即第一个节点的node.next= Node('李四'),
进入while循环
执行 cur.next = node语句,
cur = cur.next
从头节点寻找下一个节点,直到cur.next==None,即一直找到尾节点,即next指向为空的节点,这里是第二个节点
最后执行
cur.next = node
即cur.next = Node('王五')
即SingleLink对象._head=Node('张三')
SingleLink对象._head.next = Node('李四')
SingleLink对象._head.next.next = Node('王五')
4、返回链表长度
def length(self):
"""链表长度"""
if self.is_empty():
return 0
else:
# cur初始时指向头节点
cur = self._head
count = 0
# 尾节点指向None,当未到达尾部时
while cur != None:
count += 1
print('执行了')
# 将cur后移一个节点
cur = cur.next
return count
分析:使用游标(cur)从链表的头节点找到尾部。
执行过程动图
5、头部添加元素:
def add(self, item):
"""头部添加元素"""
node = Node(item)
if self.empty():
# 空链表添加新节点
self.__head = node
else:
# 注意这两句的顺序不能换
# 将新节点的链接域next指向之前的头节点,即_head指向的位置
node.next = self.__head
# 将链表新的头_head指向刚刚添加的新节点
self.__head = node
示例
class Node:
def __init__(self,item):
self.item = item
self.next = None
class SingleLink:
def __init__(self,node=None):
self._head = node
def is_empty(self):
# 头节点为空则链表为空
return self._head is None
def append(self, item):
"""尾部添加元素"""
node = Node(item)
# 先判断链表是否为空,若是空链表,则将_head指向新节点
if self.is_empty():
self._head = node
# 若不为空,则找到尾部,将尾节点的next指向新节点
else:
cur = self._head
print(cur)
while cur.next != None:
cur = cur.next
cur.next = node
def length(self):
"""链表长度"""
if self.is_empty():
return 0
else:
# cur初始时指向头节点
cur = self._head
count = 0
# 尾节点指向None,当未到达尾部时
while cur != None:
count += 1
# 将cur后移一个节点
cur = cur.next
return count
# 头部添加元素
def add(self, item):
"""头部添加元素"""
node = Node(item)
if self.empty():
# 空链表添加新节点
self.__head = node
else:
# 注意这两句的顺序不能换
# 将新节点的链接域next指向之前的头节点,即_head指向的位置
node.next = self.__head
# 将链表新的头_head指向刚刚添加的新节点
self.__head = node
sl1 = SingleLink()
sl1.add('张三')
sl1.add('李四')
分析执行过程动图
6、指定位置添加元素
def insert(self, pos, item):
"""指定位置添加元素"""
# 若指定位置pos为第一个元素之前,则执行头部插入
if pos <= 0:
self.add(item)
# 若指定位置超过链表尾部,则执行尾部插入
elif pos > (self.length()-1):
self.append(item)
# 找到指定位置
else:
node = Node(item)
count = 0
# pre用来指向指定位置pos的前一个位置pos-1,初始从头节点开始移动到指定位置
pre = self._head
while count < (pos-1):
#通过循环找到要插入节点的前一个节点
count += 1
pre = pre.next
# 先将新节点node的next指向插入位置的节点
node.next = pre.next
# 将插入位置的前一个节点的next指向新节点
pre.next = node
7、删除节点
def remove(self, item):
"""删除节点"""
if self.is_empty():
return False
cur = self._head # 定义cur游标
pre = None # 定义pre游标,为cur的前一个位置
while cur is not None:
# 找到了指定元素
if cur.item == item:
# # 如果第一个就是删除的节点
if cur == self._head:
# 将头节点的下一个节点赋给头节点
self._head = cur.next
return True
# 非头节点情况
else:
# 删除操作,将删除位置前一个节点的next指向删除位置的后一个节点
pre.next = cur.next
return True
# 移动游标
else:
# 这两句顺序不能反,继续按链表后移节点
pre = cur
cur = cur.next
return False
8、查找节点是否存在
def search(self, item):
"""链表查找节点是否存在,并返回True或者False"""
if self.is_empty():
return False
else:
cur = self._head # 定义游标
while cur is not None:
if cur.item == item:
return True
else:
cur = cur.next # 游标后移
return False
9、遍历链表:
def travel(self):
# 遍历链表
if self.is_empty():
return None
else:
item_list = [] # 元素列表
cur = self._head
# 如果游标不为空,则打印游标对应的元素,游标向后移动
while cur is not None:
item_list.append(cur.item)
cur = cur.next # 游标下移
return item_list
10、整体代码示例
class Node:
"""单链表的结点"""
def __init__(self,item):
# _item存放数据元素
self.item = item
# _next是下一个节点的标识
self.next = None
class SingleLink:
def __init__(self,node=None):
self._head = node
def is_empty(self):
# 头节点为空则链表为空
return self._head is None
def append(self, item):
"""尾部添加元素"""
node = Node(item)
# 先判断链表是否为空,若是空链表,则将_head指向新节点
if self.is_empty():
self._head = node
# 若不为空,则找到尾部,将尾节点的next指向新节点
else:
cur = self._head
print(cur)
while cur.next != None:
cur = cur.next
cur.next = node
def length(self):
"""链表长度"""
if self.is_empty():
return 0
else:
# cur初始时指向头节点
cur = self._head
count = 0
# 尾节点指向None,当未到达尾部时
while cur != None:
count += 1
# 将cur后移一个节点
cur = cur.next
return count
# 头部添加元素
def add(self, item):
"""头部添加元素"""
node = Node(item)
if self.empty():
# 空链表添加新节点
self.__head = node
else:
# 注意这两句的顺序不能换
# 将新节点的链接域next指向之前的头节点,即_head指向的位置
node.next = self.__head
# 将链表新的头_head指向刚刚添加的新节点
self.__head = node
def insert(self, pos, item):
"""指定位置添加元素"""
# 若指定位置pos为第一个元素之前,则执行头部插入
if pos <= 0:
self.add(item)
# 若指定位置超过链表尾部,则执行尾部插入
elif pos > (self.length()-1):
self.append(item)
# 找到指定位置
else:
node = Node(item)
count = 0
# pre用来指向指定位置pos的前一个位置pos-1,初始从头节点开始移动到指定位置
pre = self._head
while count < (pos-1):
count += 1
pre = pre.next
# 先将新节点node的next指向插入位置的节点
node.next = pre.next
# 将插入位置的前一个节点的next指向新节点
pre.next = node
def remove(self, item):
"""删除节点"""
if self.is_empty():
return False
cur = self._head # 定义cur游标
pre = None # 定义pre游标,为cur的前一个位置
while cur is not None:
# 找到了指定元素
if cur.item == item:
# # 如果第一个就是删除的节点
if cur == self._head:
# 将头节点的下一个节点赋给头节点
self._head = cur.next
return True
# 非头节点情况
else:
# 删除操作,将删除位置前一个节点的next指向删除位置的后一个节点
pre.next = cur.next
return True
# 移动游标
else:
# 这两句顺序不能反,继续按链表后移节点
pre = cur
cur = cur.next
return False
# 查找节点是否存在
def search(self, item):
"""链表查找节点是否存在,并返回True或者False"""
if self.is_empty():
return False
else:
cur = self._head # 定义游标
while cur is not None:
if cur.item == item:
return True
else:
cur = cur.next # 游标后移
return False
def travel(self):
# 遍历链表
if self.is_empty():
return None
else:
item_list = [] # 元素列表
cur = self._head
# 如果游标不为空,则打印游标对应的元素,游标向后移动
while cur is not None:
item_list.append(cur.item)
cur = cur.next # 游标下移
return item_list
sl1 = SingleLink()
sl1.append('张三')
sl1.append('李四')
sl1.insert(1,'王五')
print(sl1._head.item)
print(sl1._head.next.item)
print(sl1._head.next.next.item)
sl1.remove('王五')
print(sl1._head.item)
print(sl1._head.next.item)
print(sl1.search('张三'))
print(sl1.travel())
单向循环链表
所谓单向循环链表,不过是在单向链表的基础上,如响尾蛇般将其首尾相连,也因此有诸多类似之处与务必留心之点。尤其是可能涉及到头尾节点的操作,不可疏忽。
单链表的一个变形是单向循环链表,链表中最后一个节点的next域不再为None,而是指向链表的头节点。
示例
class Node(object):
"""节点"""
def __init__(self, item):
self.item = item
self.next = None
class SinCycLinkedlist(object):
"""单向循环链表"""
def __init__(self):
self._head = None
def is_empty(self):
"""判断链表是否为空"""
return self._head == None
def length(self):
"""返回链表的长度"""
# 如果链表为空,返回长度0
if self.is_empty():
return 0
count = 1
cur = self._head
while cur.next != self._head:
count += 1
cur = cur.next
return count
def travel(self):
"""遍历链表"""
if self.is_empty():
return
cur = self._head
print cur.item,
while cur.next != self._head:
cur = cur.next
print cur.item,
print ""
def add(self, item):
"""头部添加节点"""
node = Node(item)
if self.is_empty():
self._head = node
node.next = self._head
else:
#添加的节点指向_head
node.next = self._head
# 移到链表尾部,将尾部节点的next指向node
cur = self._head
while cur.next != self._head:
cur = cur.next
cur.next = node
#_head指向添加node的,这里是与单链表不同的地方
self._head = node
def append(self, item):
"""尾部添加节点"""
node = Node(item)
if self.is_empty():
self._head = node
node.next = self._head
else:
# 移到链表尾部
cur = self._head
while cur.next != self._head:
cur = cur.next
# 将尾节点指向node
cur.next = node
# 将node指向头节点_head,这里是与单链表不同的地方
node.next = self._head
def insert(self, pos, item):
"""在指定位置添加节点"""
if pos <= 0:
self.add(item)
elif pos > (self.length()-1):
self.append(item)
else:
node = Node(item)
cur = self._head
count = 0
# 移动到指定位置的前一个位置
while count < (pos-1):
count += 1
cur = cur.next
node.next = cur.next
cur.next = node
def remove(self, item):
"""删除一个节点"""
# 若链表为空,则直接返回
if self.is_empty():
return
# 将cur指向头节点
cur = self._head
pre = None
# 若头节点的元素就是要查找的元素item
if cur.item == item:
# 如果链表不止一个节点
if cur.next != self._head:
# 先找到尾节点,将尾节点的next指向第二个节点
while cur.next != self._head:
cur = cur.next
# cur指向了尾节点
cur.next = self._head.next
self._head = self._head.next
else:
# 链表只有一个节点
self._head = None
else:
pre = self._head
# 第一个节点不是要删除的
while cur.next != self._head:
# 找到了要删除的元素
if cur.item == item:
# 删除
pre.next = cur.next
return
else:
pre = cur
cur = cur.next
# cur 指向尾节点
if cur.item == item:
# 尾部删除
pre.next = cur.next
def search(self, item):
"""查找节点是否存在"""
if self.is_empty():
return False
cur = self._head
if cur.item == item:
return True
while cur.next != self._head:
cur = cur.next
if cur.item == item:
return True
return False
if __name__ == "__main__":
ll = SinCycLinkedlist()
ll.add(1)
ll.add(2)
ll.append(3)
ll.insert(2, 4)
ll.insert(4, 5)
ll.insert(0, 6)
print "length:",ll.length()
ll.travel()
print ll.search(3)
print ll.search(7)
ll.remove(1)
print "length:",ll.length()
ll.travel()
双向链表
一种更复杂的链表是“双向链表”或“双面链表”。每个节点有两个链接:一个指向前一个节点,当此节点为第一个节点时,指向空值;而另一个指向下一个节点,当此节点为最后一个节点时,指向空值。
链表实现
class Node(object):
"""双向链表节点"""
def __init__(self, item):
self.item = item
self.next = None
self.prev = None
class DLinkList(object):
"""双向链表"""
def __init__(self):
self._head = None
def is_empty(self):
"""判断链表是否为空"""
return self._head == None
def length(self):
"""返回链表的长度"""
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.item,
cur = cur.next
print ""
def add(self, item):
"""头部插入元素"""
node = Node(item)
if self.is_empty():
# 如果是空链表,将_head指向node
self._head = node
else:
# 将node的next指向_head的头节点
node.next = self._head
# 将_head的头节点的prev指向node
self._head.prev = node
# 将_head 指向node
self._head = node
def append(self, item):
"""尾部插入元素"""
node = Node(item)
if self.is_empty():
# 如果是空链表,将_head指向node
self._head = node
else:
# 移动到链表尾部
cur = self._head
while cur.next != None:
cur = cur.next
# 将尾节点cur的next指向node
cur.next = node
# 将node的prev指向cur
node.prev = cur
def search(self, item):
"""查找元素是否存在"""
cur = self._head
while cur != None:
if cur.item == item:
return True
cur = cur.next
return False
指定位置插入节点
def insert(self, pos, item):
"""在指定位置添加节点"""
if pos <= 0:
self.add(item)
elif pos > (self.length()-1):
self.append(item)
else:
node = Node(item)
cur = self._head
count = 0
# 移动到指定位置的前一个位置
while count < (pos-1):
count += 1
cur = cur.next
# 将node的prev指向cur
node.prev = cur
# 将node的next指向cur的下一个节点
node.next = cur.next
# 将cur的下一个节点的prev指向node
cur.next.prev = node
# 将cur的next指向node
cur.next = node
删除元素
def remove(self, item):
"""删除元素"""
if self.is_empty():
return
else:
cur = self._head
if cur.item == item:
# 如果首节点的元素即是要删除的元素
if cur.next == None:
# 如果链表只有这一个节点
self._head = None
else:
# 将第二个节点的prev设置为None
cur.next.prev = None
# 将_head指向第二个节点
self._head = cur.next
return
while cur != None:
if cur.item == item:
# 将cur的前一个节点的next指向cur的后一个节点
cur.prev.next = cur.next
# 将cur的后一个节点的prev指向cur的前一个节点
cur.next.prev = cur.prev
break
cur = cur.next