Python单链表选择排序代码 python单向链表

主要内容有：单向链表，双向链表和单向循环链表。注释为主要知识点讲解，以及另一种写法的补充，如果有的话。

单向链表

单项链表是链表里最简单的一种形式。由于知识点在各种书籍都有，本人就只对代码进行逐行解释，建议新手阅读者可以结合理论进行阅读。

首先构造节点类（想着所有语言那样）：

class SingleNode(object):
    """单链表的结点"""
    def __init__(self,item):
        # _item存放 数据元素，文中是整型
        self.item = item
        # _next是下一个节点的标识，是连接区域，应该存的是地址，但是python里就是赋值，表示的是next指向等号右边。此时，指向空。
        self.next = None

单链表的实现：
因为我们要使用

single_obj = SingleLinkList()
single_obj.add()

所以这些方法是对象方法，实现单链表如下：

class SingleLinkList(object):
    """单链表"""
    def __init__(self,node = None):
        # 必须有 存在一个属性指向第一个节点
        # 头结点也是对象属性。_head是私有的
        # node = None这是默认参数，如果传node，头结点指向node；如果没传，头结点指向None，表示空链表。
        self.__head = node

    def is_empty(self):
        """判断链表是否为空"""
        # 如果是空就是true，如果非空就是false
        return self.__head == None

    def length(self):
        """链表长度"""
        # 返回链表的长度
        # cur初始时指向头节点，也叫游标，记录当前访问到哪个位置了
        cur = self.__head #表示cur和_head指向的是同一个东西
        count = 0
        # 尾节点指向None，当未到达尾部时
        while cur != None:
            # 是判断cur是否等None而不是判断cur.next是否等于None
            count += 1
            # 一上来count加1
            # 将cur后移一个节点
            cur = cur.next #这句表明，cur指向cur.next指向的节点。赋值到左边的意思是让cur指向cur.next指向的节点。
        return count

    def travel(self):
        """遍历链表"""
        cur = self.__head
        while cur != None:
            print(cur.item) # 打印一下这个节点的值。也可以是
            #print(cur.item,end = "")
            cur = cur.next
        print("")# 换行

头部添加元素：

def add(self, item):
        """头部添加元素"""
        # 时间复杂度是O（1）
        # 有参数了，要把具体哪个节点item传进来
        # 先创建一个保存item值的节点
        node = SingleNode(item)
        # 将新节点的链接域next指向头节点，即_head指向的位置(next指的是next域）
        node.next = self.__head
        # 将链表的头_head指向新节点
        self.__head = node
        # 可以处理原有链表是空链表的情况

尾部添加元素：

def append(self, item):
        """尾部添加元素"""
        node = SingleNode(item)
        # 尾部时间复杂度是O（n）
        # item不是节点而是具体的数据元素，把数据封装成节点。
        # 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

指定位置添加元素：

def insert(self, pos, item):
        """指定位置添加元素"""
        # 时间复杂度是 O（n）
        # 在第pos个元素前面插入
        # 指明位置pos
        # 若指定位置pos为第一个元素之前，则执行头部插入法，从0开始 
        if pos <= 0:
            self.add(item)
        # 若指定位置超过链表尾部，则执行尾部插入，文中是0，1，2节点，self.length(）是3，如果pos = 2,其实是在1，2节点之间插入新节点。
        elif pos > (self.length()-1):
            self.append(item)
        # 找到指定位置
        else:
            node = SingleNode(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 # 移动的意思
            # 先将新节点node的next指向插入位置的节点（第一个箭头）
            node.next = pre.next
            # 将插入位置的前一个节点的next指向新节点（第二个箭头改变 ）
            pre.next = node

删除节点：

def remove(self,item):
        """删除节点"""
        cur = self.__head #cur指向找到的那个节点
        pre = None #pre指向前一个节点
        ###其实只用一个游标可以达到目的
        while cur != None:
            # 找到了指定元素
            if cur.item == item:
                # 如果第一个就是删除的节点
                # 紧接着要判断一下是否是 头结点
                if not pre:
                ###也可以判断cur == self.__head
                    # 将头指针指向头节点的后一个节点
                    self.__head = cur.next
                else:
                    # 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  ##如果一个游标就写 pre.next = pre.next.next,总之，这步就是删除
                break #删除了就退出
            else:
                # 继续按链表后移节点
                pre = cur
                cur = cur.next

查找结点是否存在：

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

测试：

if __name__ == "__main__":
    ll = SingleLinkList() #构建单链表对象
    ll.add(1)
    ll.add(2)
    ll.append(3)
    ll.insert(2, 4)
    print("length:",ll.length())
    ll.travel()
    print(ll.search(3))
    print(ll.search(5))
    ll.remove(1)
    print("length:",ll.length())
    ll.travel()

双向链表

双向链表的实现：

class Node(object):
    """双向链表节点"""
    def __init__(self, item):
        self.item = item
        self.next = None #前驱结点
        self.prev = None #后继节点


class DLinkList(object):
    """双向链表"""#可以继承一下单链表
    def __init__(self):
        self._head = None

    def is_empty(self):
        """判断链表是否为空"""
        return self._head is None  #这样可能好些

    def length(self):
        """返回链表的长度"""
        #不用改，和单链表一样
        cur = self._head
        count = 0
        while cur != None:
            count += 1
            cur = cur.next
        return count

    def travel(self):
        """遍历链表"""
        #不用改，和单链表一样
        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 #第一步
            # 将_head的头节点的prev指向node
            self._head.prev = node #第二步
            # 将_head 指向node
            self._head = node #第三步
            #还有另一种写法
            #node.next = self._head
            #self._head = node 注意指向的是node指向的，小技巧：head和往回指的等号右端都是node
            #node.next.prev = 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 ，往回指的时候都是指向节点，这里是cur
            node.prev = cur



    def search(self, item):
        """查找元素是否存在"""
        # 也没改变，和单链表一样
        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"""
        # 此时只要有一个游标就可以了
        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；cur指向的让
            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
            #另一种写法：
            #node.next = cur
            #node.prev = cur.prev
            #cur.prev.next = node
            #cur.prev = node

删除元素：

def remove(self, item):
        """删除元素"""
        #考虑的特殊情况：删除首节点；只有一个节点；删除的恰好是最后一个节点
        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
                    #上面这两句是和单链表不同的
                    break
                cur = cur.next

测试：

if __name__ == "__main__":
    ll = DLinkList()
    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(4)
    ll.remove(1)
    print "length:",ll.length()
    ll.travel()

单项循环链表

实现过程：

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 __init__(self,node = Node)：
        self.__head = node
        if node:
            node.next = node
    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

        while cur.next != self._head:
            print(cur.item)
            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
            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
            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()