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一、链表介绍
概述:
属于线性结构, 即: 每个节点都有1个父节点(前驱节点) 和 1个子节点(后继节点)
链表可以看做是 用链条(一根绳) 把节点连接起来的 一种结构.
节点介绍(此处以 单链表举例):
由 元素域(数值域) 和 地址域(链接域)组成, 其中 数值域存储的是 数值, 地址域存储的是 下个节点的地址.
链表根据节点不同, 分类如下:
单向链表:
每个节点由 1个数值域和1个地址域组成, 且每个节点的地址域指向下个节点的地址. 最后1个节点的地址域为: None
单向循环链表:
每个节点由 1个数值域和1个地址域组成, 且每个节点的地址域指向下个节点的地址. 最后1个节点的地址域为: 第1个节点的地址
双向链表:
每个节点由 1个数值域和2个地址域组成, 且每个节点的地址域分别指向前1个节点的地址 和 后1个节点的地址.
第1个节点的(前)地址域为: None, 最后1个节点的(后)地址域为: None
双向循环链表:
每个节点由 1个数值域和2个地址域组成, 且每个节点的地址域分别指向前1个节点的地址 和 后1个节点的地址.
第1个节点的(前)地址域为: 最后1个节点的地址, 最后1个节点的(后)地址域为: 第1个节点的地址.
二、案例:
自定义代码, 模拟(单向)链表.
分析:
节点类: SingleNode
属性:
item 表示: 数值域
next 表示: 地址域, 即: 指向下个节点的地址的.
链表类: SingleLinkedList
属性:
head 表示: 头结点, 即: 默认指向链表第1个节点的 地址.
函数:
is_empty(self) 链表是否为空
length(self) 链表长度
travel(self. ) 遍历整个链表
add(self, item) 链表头部添加元素
append(self, item) 链表尾部添加元素
insert(self, pos, item) 指定位置添加元素
remove(self, item) 删除节点
search(self, item) 查找节点是否存在
示例代码：
# 1. 定义SingleNode, 表示: 节点类. class SingleNode(object): # 1.1 初始化节点的属性. def __init__(self, item): # 1.2 接收由用户传入的: 数值, 放到数值域中. self.item = item # 1.3 地址域默认为: None self.next = None # 2. 定义SingleLinkedList, 表示: 链表类. class SingleLinkedList(object): # 2.1 初始化链表的属性. def __init__(self, head=None): # 2.2 默认: 头结点为: None self.head = head # 2.2 is_empty(self) 链表是否为空 def is_empty(self): # 判断依据: 头结点head是否为None # 写法1: if方式 # if self.head is None: # return True # 链表为空 # else: # return False # 链表不为空 # 写法2: 三元表达式 # return True if self.head is None else False # 写法3: 直接返回即可. # return self.head == None return self.head is None # 2.3 length(self) 链表长度 def length(self): # 1. 定义变量count, 记录: 链表长度. count = 0 # 2. 定义变量cur, 表示: 当前的节点, 初值为: 头结点. cur = self.head # 3. 判断当前节点是否为空, 不为空就一直遍历. while cur is not None: # 4. 走到这里, 说明当前节点不为空, 就: 计数器 + 1, 然后设置当前节点为它的下个节点. count += 1 cur = cur.next # 5. 返回结果(链表的长度). return count # 2.4 travel(self ) 遍历整个链表 def travel(self): # 1. 定义变量cur, 表示: 当前的节点, 初值为: 头结点. cur = self.head # 2. 判断当前节点是否为空, 不为空就一直遍历. while cur is not None: # 3. 走到这里, 说明当前节点不为空. print(cur.item) # 打印当前节点的 数值域 cur = cur.next # 设置当前节点为它的下个节点. # 2.5 add(self, item) 链表头部添加元素 def add(self, item): # 1. 把传入的item(元素值)封装成: 节点 new_node = SingleNode(item) # 2. 设置新节点的 地址域为: 头结点. new_node.next = self.head # 3. 设置新节点为: 新的头结点. self.head = new_node # 2.6 append(self, item) 链表尾部添加元素 def append(self, item): # 1.把要添加的元素值封装成: 节点. new_node = SingleNode(item) # 2. 判断当前链表是否为空. if self.is_empty(): # 3. 走到这里, 说明链表为空, 直接设置新节点为: 头结点即可. self.head = new_node else: # 4. 走到这里, 说明链表不为空, 需找到最后1个节点. cur = self.head # 设置当前节点为: 头结点. # 5. 只要当前节点的地址域不为空, 就说明还有下个节点, 就一直遍历即可. while cur.next is not None: # 当前节点不为空, 继续往下找. cur = cur.next # 6. 走到这里, 说明cur的下个节点为空, 即: cur已经为最后1个节点了. # 设置最后1个节点(cur)的地址域为: 新的节点. cur.next = new_node # 2.7 insert(self, pos, item) 指定位置添加元素 def insert(self, pos, item): # 1. 判断pos(要插入的位置)是否合法. if pos <= 0: # 往头部添加. self.add(item) elif pos >= self.length(): # 往尾部添加 self.append(item) else: # 2. 走到这里, 说明pos是合法位置, 即: 链表的中间位置. # 解题核心: 找到要插入的位置的前边那个节点, 即: pos - 1位置的那个节点. # 3. 定义变量cur, 表示: 要插入的位置前 那个节点. cur = self.head # 4. 定义变量count, 表示: 要插入的位置前 那个节点的 索引. count = 0 # 5. 只要cur不是要插入节点 前一个节点, 就一直遍历. while count < pos - 1: # 如果不减1, 拿的是插入后. pos位置后的哪个元素. # 走到这里, 说明cur不是要找的元素, 就继续往后找. cur = cur.next # 计数器 要 + 1 count += 1 # 6. 走到这里, 说明cur就是 要插入位置前的那个节点. # 先设置 新节点的地址域为: cur节点的地址域 new_node = SingleNode(item) new_node.next = cur.next # 再设置 cur节点的地址域为: 新节点 cur.next = new_node # 2.8 remove(self, item) 删除节点 def remove(self, item): # 1. 定义变量, 表示: 要被删除的元素. cur = self.head # 从头结点往后找. # 2. 定义变量, 表示: 要被删除的节点的 前1个节点. pre = None # 初值为None # 3. 具体的判断动作, 只要当前节点不为空, 就一直遍历. while cur is not None: # 4. 判断当前节点是否是要被删除的节点. if cur.item == item: # 走这里, 说明cur就是要被删除的节点. # 5. 判断cur是否是头结点, 如果是头结点, 直接设置它的地址域 为 新的头结点即可. if cur == self.head: self.head = cur.next else: # 6. 走这里, 说明cur不是头结点, 设置它的前1个节点的地址域 = cur的地址域即可. pre.next = cur.next # 7. 删完以后, 记得: break break else: # 8. 走这里, 说明cur不是要被删除的节点, 我们继续往下找. pre = cur # 当前节点已经是: 要被删除的节点的 前1个节点了 cur = cur.next # 当前节点变更为: 它的下个节点. # 2.9 search(self, item) 查找节点是否存在 def search(self, item): # 1. 定义变量cur, 表示: 当前节点, 默认从头结点开始. cur = self.head # 2. 判断当前节点是否为空, 不为空就一直遍历. while cur is not None: # 3. 判断当前节点的 元素域 是否和 要查找的元素值相同. if cur.item == item: # 4. 走这里, 找到了, return True即可. return True # 5. 走到这里, 说明当前节点不是我们要的, 继续往下找. cur = cur.next # 6. 走到这里, 说明 没找到, return False即可. return False # 3. 在main方法中测试 if __name__ == '__main__': # 3.1 测试 节点类. node1 = SingleNode('乔峰') print(node1) # 地址: <__main__.SingleNode object at 0x0000015D0D48C5C0> # 3.2 打印该节点的属性 print(node1.item) # 数值域, 乔峰 print(node1.next) # 地址域, None print('-' * 21) # 3.2 测试 链表类 linkedlist1 = SingleLinkedList() # 空链表. print(linkedlist1.head) # 打印链表的: 头结点 print('-' * 21) linkedlist2 = SingleLinkedList(node1) # 打印链表的: 头结点, 这里是: node1节点, <__main__.SingleNode object at 0x0000015D0D48C5C0> print(linkedlist2.head) print(linkedlist2.head.item) # 打印 头结点的 数值域, 乔峰 print(linkedlist2.head.next) # 打印 头结点的 地址域, None print('-' * 21) # 3.3 测试链表的方法: add() linkedlist2.add('虚竹') linkedlist2.add('段誉') # 3.4 测试链表的方法: append() linkedlist2.append('王语嫣') linkedlist2.append('李清露') # 3.5 测试链表的方法: insert() linkedlist2.insert(-2, '鸠摩智') linkedlist2.insert(20, '慕容复') linkedlist2.insert(3, '丁春秋') # 3.6 测试链表的方法: remove() linkedlist2.remove('乔峰') linkedlist2.remove('鸠摩智') # 3.7 测试链表的方法: search() print(linkedlist2.search('慕容复')) print(linkedlist2.search('鸠摩智')) print('#' * 21) # 3.8 测试链表的方法: is_empty() print(linkedlist1.is_empty()) print(linkedlist2.is_empty()) # 3.9 测试链表的方法: length() len1 = linkedlist1.length() len2 = linkedlist2.length() print(f'len1: {len1}') # 0 print(f'len2: {len2}') # 1 print('-' * 21) # 3.10 测试链表的方法: travel() linkedlist2.travel() # 鸠摩智, 段誉, 虚竹, 丁春秋, 乔峰, 王语嫣, 李清露, 慕容复运行结果：
<__main__.SingleNode object at 0x00000125ED554FE0>
乔峰
None
---------------------
None
---------------------
<__main__.SingleNode object at 0x00000125ED554FE0>
乔峰
None
---------------------
True
False
#####################
True
False
len1: 0
len2: 6
---------------------
段誉
虚竹
丁春秋
王语嫣
李清露
慕容复