python数据结构-单链表

链表

链表定义

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-样连续存储数据，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。

     表元素域elem用来存放具体的数据。

     链接域next用来存放下一一个节点的位置(python中的标识)   

     变量p指向链表的头节点(首节点)的位置，从p出发能找到表中的任意节点。

节点实现

class SingleNode(object):
'''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

单链表操作

is_ empty() 链表是否为空

def is_ empty(self):
    '''链表是否为空'''
    return self.__head == None

length()链表长度

def length(self):
    '''链表长度'''
    # cur游标， 用来移动遍历节点
    cur = self._head
    # count记录数量
    count = 1
    while cur != None:
        count += 1    
        cur = cur. next
    return count

travel()遍历整个链表

def travel(self):
    '''遍历整个链表'''
    cur = self._head
    while cur != None:
        print(cur.elem)
        cur = cur.next

additem()链表头部添加元素

def add(self, item):
    '''链表头部添加元素，头插法'''
    node = Node(item)
    node.next = self._head
    self._head = node

append(item)链表尾部添加元素

def append(self, item):
    '''链表尾部添加元素 尾插法'''
    node = Node( item)
    if self. is_ empty():
        self._ head = node
    else:
        cur = self.__head
        while cur.next != None: 
            cur = cur. next
        cur.next = node

insert(pos, item)指定位置添加元素

def insert(self, pos, item):
    '''指定位置添加元素
    :param    pos从0开始
    '''
    if pos <= 0:
        self. add(item)
    elif pos > (self. length()-1):
        self. append(item)
    else:
        pre = self._head
        count = 0
        while count < (pos-1) :
            count += 1
            pre = pre. next
        #当循环退出后，pre指向pos-1位置
        node = Node(item)
        node.next = pre.next
        pre.next = node

remove(item)删除节点

def remove(self, item):
    '''删除节点'''
    cur = self._head
    pre = None
    while cur != None:
        if cur.elem == item: 
            #先判断此结点是否是头节点
            #头节点
            if cur == self._ head:
                self.__ head = cur. next
            else:
                pre.next = cur. next
        else:
            pre = cur
            cur = cur.next
    

search(item)查找节点是否存在

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

顺序表和链表对比

链表失去了顺序表随机读取的优点，同时链表由于增加了结点的指针域，空间开销比较大，但对存储空间的使用要相对灵活。

链表与顺序表的各种操作复杂度如下

操作	链表	顺序表
访问元素	O(n)	O(1)
在头部插入/删除	O(1)	O(n)
在尾部插入/删除	O(n)	O(1)
在中间插入/删除	O(n)	O(n)

        虽然表面看起来复杂度都是O(n),但是链表和顺序表在插入和删除时进行的是完全不同的操作。链表的主要耗时操作是遍历查找，删除和插入操作本身的复杂度是O(1)。顺序表查找很快，主要耗时的操作是拷贝覆盖。因为除了目标元素在尾部的特殊情况，顺序表进行插入和删除时需要对操作点之后的所有元素进行前后移位操作，只能通过拷贝和覆盖的方法进行。