python数据结构——链表（无序列表）

简单介绍

链表是一种无序列表，无序列表只需要维持元素之间的相对位置，但是并不需要在连续的内存空间中维护这些位置信息。
链表里的元素连接时靠每一个元素都维护一份信息，该信息就是下一个元素的位置，那么这些元素的相对位置就能通过指向下一个元素的链接来表示。

但是我们必须要指明链表中的第一个元素的位置，一旦知道之后，就可以访问下一个元素，指向链表的第一个元素的引用叫做头(head)

Node类

节点(node)时构建链表的基本数据结构，每一个节点对象都有两份信息，数据变量，即该节点的元素，和指向下一个节点的引用。
下面的代码我们展示了Node类python的实现，在构建节点时，需要为其提供初始值。Node类也包含了访问和修改数据的方法。

class Node:
    def __init__(self, initdata):
        self.data = initdata
        self.next = None
    def getData(self):
        return self.data
    def getNext(self):
        return self.next
    def setData(self, newdata):
        self.data = newdata
    def setNext(self, newnext):
        self.next = newnext

UnorderedList类

创建链表

如上所述，无序列表(unordered list)是基于节点集合来构建的，每一个节点都通过显式的引用·来指向下一个节点，只需要知道第一个节点的位置，其后的元素就可以一一找到。因此，它的里面必须包含指向第一个节点的引用

class UnorderedList:
    def __init__(self):
        self.head = None

开始的时候链表为空。在链表中，用None来表明没有元素。

判断是否为空

下面的代码检查是否为空

    def isEmpty(self):
        return self.head == None

添加元素

要将元素加入链表中，需要实现add方法，但是需要知道新的元素要被放在链表的哪个位置？由于链表是无序的，因此新元素相对于已有元素的位置并不重要，新的元素可以放在任何位置。因此，将新元素放在最简便的位置是最合理的选择。
由于链表只提供一个入口(头部)，因此其他所有节点都只能通过第一个节点以及next链接来访问，意味着添加新节点的最简便的位置就是头部。
我们把新元素放在链表的第一个元素，已有的元素连接到该元素的后面

    def add(self, item):
        temp = Node(item)
        temp.setNext(self.head)
        self.head = temp

我们必须先将新的节点的next引用指向房前链表中的第一个节点，才能开始修改头节点，使其指向新创建的节点。如果顺序颠倒，由于头节点是唯一指向列表节点的外部引用，因此所有的已有节点都将丢失并且无法访问。

检查长度

为了实现length方法，我们必须遍历链表并且记录访问过多少节点。下列代码展示了如何遍历节点。

    def length(self):
        current = self.head
        count = 0
        while current != None:
            count +=1
            current = current.getNext()
        return count

current的作用就是外部引用，他在第二行被初始化为链表的头节点，计算开始时，没有访问任何节点，所以count初始化为一。

搜索方法

在链表中实现搜索也要进行遍历技术，每访问一个节点，检查该节点的元素与要搜索的是否相同。`

    def search(self, item):
        current= self.head
        found = False
        while current != None and not found:
            if current.getData() == item:
                found = True
            else:
                current = current.getNext

        return found

删除方法

remove方法在逻辑上分为两步，第一步遍历列表并查找要移除的元素，找到后要将它移除，第二步要修改上一个节点的链接，使它指向下下一个节点。这正是个难点，因此我们在这使用双指针的方法，我们创建一个新的变量previous使得它总是指向current上一次访问的节点，这样一来，就可以进行修改，代码如下：

    def remove(self, item):
        current = self.head
        previous = None
        found = False
        while not found:
            if current.getData() == item:
                found = True
            else:
                previous = current
                current = current.getNext()
        if previous == None:
            self.head = current.getNext()
        else:
            previous.setNext(current.getNext())

必须要将previous移动到current的节点然后再移动current，这一过程称为蠕动。