单链表_节点定义&单链表基本操作

链表的引入

链表

    顺序表的构建需要预先知道数据大小来申请连续的存储空间，而在进行扩充时又需要进行数据的搬迁，所以使用起来并不灵活。
    链表结构可以充分利用计算机内存空间，实现灵活的内存动态管理。

链表的定义

    链表（Linked list）是一种常见的基础数据结构，是一种线性表，但是不像顺序表一样连续存储数据集，而是在每一个节点（数据存储单元）里存放下一个节点的位置信息（即地址）。

单向链表

   单向链表也叫做单链表，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。

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

【示例】节点实现

class Node(object):
	"""单链表的节点"""
	def __init__(self, elem):
		#item存放数据元素
		self.elem = elem
		#next是下一个节点的标识
		self.next = None

方法名	说明
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

【示例】单链表实现

#构造单链表的节点
class Node(object):
    def __init__(self,elem):
        #elem指数据元素
        self.elem = elem
        #指向下一个节点的链接域
        self.next = None

#构造单向链表类
class SingleLinkList:
    #单项链表初始化方法
    def __init__(self, node=None):
        #判断node是否为空
        if node != None:
            headNode = Node(node)
            self.__head = headNode
        else:
            self.__head = node
    
    #遍历链表
    def travel(self):
        curNode = self.__head
        while curNode != None:
            print(curNode.elem, end = '\t')
            curNode = curNode.next
        print('')

    #在头部添加元素
    def add(self, item):
        #将传入的值构造成节点
        node = Node(item)
        #将新节点的链接域指向头节点
        node.next = self.__head
        #将链表的头head指向新节点
        self.__head = node
    
    #在单向链表尾部追加元素
    def append(self, item):
        #将传入的值构造成节点
        node = Node(item)
        if self.is_empty():
            self.__head = node
        else:#单链表不为空
            curNode = self.__head
            while curNode.next != None:
                curNode = curNode.next
            #修改最后一个节点的next指向新增节点node
            curNode.next = node

    #在指定位置添加元素(考虑三种情况)
    def insert(self, pos, item):
        if pos <= 0:
            self.add(item)
        elif pos > (self.length()-1):
            self.append(item)
        #找到指定位置
        else:
            node = Node(item)
            preNode = self.__head
            count = 0
            while count < (pos-1):
                count += 1
                preNode = preNode.next
            #先将新节点node的next指向插入位置的节点
            node.next = preNode.next
            #将插入位置的前一个节点的next指向新节点
            preNode.next = node 

    #删除节点
    def remove(self, item):
        curNode = self.__head
        preNode = None
        while curNode != None:
            if curNode.elem == item:
                #判断是否是头节点
                if preNode == None:
                    #头节点指向当前节点的next
                    self.__head = curNode.next
                else:
                    #删除
                    preNode.next = curNode.next
                break
            else:
                preNode = curNode
                curNode = curNode.next

    #查找节点是否存在
    def search(self, item):
        curNode = self.__head
        while curNode != None:
            if curNode.elem == item:
                return True
            curNode = curNode.next
        return False

    #判断当前链表是否为空
    def is_empty(self):
        #判断head指向是否是None，若是则为空链表
        return self.__head == None

    #计算单向链表的长度
    def length(self):
        #计算节点，有几个节点长度就是多少
        count = 0
        curNode = self.__head
        while curNode != None:
            count += 1
            curNode = curNode.next
        return count

if __name__=='__main__':
    #初始化元素值为20的单项链表
    singlelinklist = SingleLinkList(20)
    print('是否为空链表',singlelinklist.is_empty())
    print('链表的长度',singlelinklist.length())
    print('---------链表遍历---------')
    singlelinklist.travel()
    print('-----------查找-----------')
    print(singlelinklist.search(20))
    print('--------头部插入--------')
    singlelinklist.add(1)
    singlelinklist.add(2)
    singlelinklist.add(3)
    singlelinklist.travel()
    print('---------尾部追加--------')
    singlelinklist.append(10)
    singlelinklist.append(20)
    singlelinklist.append(30)
    singlelinklist.travel()
    print('-------任意位置插入-------')
    singlelinklist.insert(2,100)
    singlelinklist.travel()
    print('--------删除节点-------')
    singlelinklist.remove(100)
    singlelinklist.travel()
    singlelinklist.remove(1)
    singlelinklist.travel()

【示例】单链表实现_执行结果