python数据结构-双向链表-单向循环链表-栈-队列
双向链表
双向链表：每个节点有两个链接:一个指向前一个节点，当此节点为第一个节点时，指向空值;而另一个指向下一个节点，当此节点为最后一个节点时, 指向空值。
操作
is_ empty() 链表是否为空
length() 链表长度
travel() 遍历链表
add(item) 链表头部添加
append(item) 链表尾部添加
insert(pos, item) 指定位置添加
remove(item) 删除节点
search(item) 查找节点是否存在
实现
# coding:utf-8
class Node(object):
'''结点点'''
def __init__(self, item):
self.elem = item
self.next = None
self.prev = None
class DoubleLinkList(object):
'''双链表'''
def __init__(self,node=None):
self._head = node
def is_empty(self):
'''链表是否为空'''
return self._head is None
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 = 0
while cur != None:
count += 1
cur = cur.next
return count
def travel(self):
'''遍历整个链表'''
cur = self._head
while cur != None:
print(cur.elem, end="")
cur = cur.next
print("")
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
node.next.prev = node
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
node.prev = cur
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:
cur = self._head
count = 0
while count < pos:
count += 1
cur = cur.next
# 当循环退出后，pre指向pos-1位置
node = Node(item)
node.next = cur
node.prev = cur.prev
cur.prev.next = node
cur.prev = node
def remove(self, item):
'''删除结点'''
cur = self._head
pre = None
while cur != None:
if cur.elem == item:
# 先判断此结点是否是头结点
# 头结点
if cur == self._head:
self._head = cur.next
if cur.next:
#判断链表是否只有一个结点
cur.next.prev = None
else:
cur.prev.next = cur.next
if cur.next:
cur.next.prev = cur.prev
else:
cur = cur.next
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
if __name__ == "__main__" :
dll = DoubleLinkList()
print(dll.is_empty())
print(dll.length())
dll.append(1)
print(dll.is_empty())
print(dll.length())
dll.append(2)
dll.add(8)
dll.append(3)
dll.append(4)
dll.append(5)
dll.append(6)
# 8 1 2 3 4 5 6
dll.insert(-1, 9) # 9 8 123456
dll.travel()
dll.insert(3, 100) # 9 8 1 100 23456
dll.travel()
单向循环链表
单链表的一个变形是单向循环链表，链表中最后一个节点的next域不再为None,而是指向链表的头节点。
操作
is_ empty() 判断链表是否为空
length() 返回链表的长度
travel() 遍历
add(item) 在头部添加一个结点
append(item) 在尾部添加一个结点
insert(pos, item) 在指定位置pos添加结点
remove(item) 删除一个结点
search(item) 查找节点是否存在
实现
# coding:utf-8
class Node(object):
'''结点'''
def __init__(self, elem):
self.elem = elem
self.next = None
class SingleCycleLinkList(object):
'''单向循环链表'''
def __init__(self,node=None):
self.__head = node
if node:
node.next = node
def is_empty(self):
"""链表是否为空"""
return self.__head == None
def length(self):
"""链表长度"""
if self.is_empty():
return 0
# cur游标， 用来移动遍历节点
cur = self.__head
# count记录数量
count = 1
while cur.next != self.__head:
count += 1
cur = cur.next
return count
def travel(self):
'''遍历整个链表'''
if self.is_empty():
return
cur = self.__head
while cur.next != self.__head:
print(cur.elem, end="")
cur = cur.next
#推出循环，cur指向尾结点，但尾结点未打印
print(cur.elem)
def add(self, item):
"""链表头部添加元素，头插法"""
node = Node(item)
if self.is_empty():
self.__head = node
node.next = node
else:
cur = self.__head
while cur.next != self.__head:
cur = cur.next #推出循环，cur指向尾结点
node.next = self.__head
self.__head = node
cur.next = self.__head
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
node.next = self.__head
else:
cur = self.__head
while cur.next != self.__head:
cur = cur.next
node.next = self.__head
cur.next = node
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
def remove(self, item):
'''删除结点'''
if self.is_empty():
return
cur = self.__head
pre = None
while cur.next != self.__head:
if cur.elem == item:
# 先判断此结点是否是头节结点
if cur == self.__head: #头结点情况 删头结点 找尾结点
rear = self.__head
while rear.next != self.__head:
rear = rear.next
self.__head = cur.next
rear.next = self.__head
else: #中间结点
pre.next = cur.next
return
else:
pre = cur
cur = cur.next
#推出循环，cur指向尾结点
if cur.elem == item: #游标所指元素是否是所要找的元素
if cur == self.__head: #链表只有一个结点
self.__head = None
else:
pre.next = cur.next #等于pre.next == self.__head
def search(self, item):
'''查找节点是否存在'''
if self.is_empty():
return False
cur = self.__head
while cur.next != self.__head:
if cur.elem == item:
return True
else:
cur = cur.next #推出循环，cur指向尾结点
if cur.elem == item:
return True
return False
if __name__ == "__main__" :
ll = SingleCycleLinkList()
print(ll.is_empty())
print(ll.length())
ll.append(1)
print(ll.is_empty())
print(ll.length())
ll.append(2)
ll.travel()
ll.add(8)
ll.append(3)
ll.travel()
ll.append(4)
ll.append(5)
ll.append(6)
# 8 1 2 3 4 5 6
ll.insert(-1, 9) # 9 8 123456
ll.travel()
ll.insert(3, 100) # 9 8 1 100 23456
ll.travel()
ll.remove(9)
ll.travel()
ll.remove(100)
ll.travel()
栈
栈(stack) ，有些地方称为堆栈是一种容器，可存入数据元素、访问元素、删除元素，它的特点在于只能允许在容器的一-端(称为栈顶端指标,英语: top) 进行加入数据(英语: push) 和输出数据(英语: pop)的运算。没有了位置概念，保证任何时候可以访问、删除的元素都是此前最后存入的那个元素，确定了一种默认的访问顺序。由于栈数据结构只允许在一端进行操作，因而按照后进先出(LIFO, Last In First Out)的原理运作。
操作
Stack() 创建一个新的空栈
push(item) 添加一个新的元素item到栈顶
pop() 弹出栈顶元素
peek() 返回栈顶元素
is_ empty() 判断栈是否为空
size() 返回栈的元素个数
实现
# coding: utf-8
class Stack(object):
"""栈"""
def __init__(self):
self.__list = []
def push(self, item):
"""添加一个新的元素item到栈顶"""
self.__list.append(item)
def pop(self):
"""弹出栈顶元素"""
return self.__list.pop()
def peek(self):
"""返回栈顶元素"""
if self.__list:
return self.__list[-1]
else:
return None
def is_empty(self):
"""判断栈是否为空"""
return self.__list == []
# return not self.__list
def size(self):
"""返回栈的元素个数"""
return len(self.__list)
if __name__ == "__main__":
s = Stack()
s.push(1)
s.push(2)
s.push(3)
s.push(4)
print(s.pop())
print(s.pop())
print(s.pop())
print(s.pop())
队列
队列(queue) 是只允许在一端进行插入操作， 而在另-一端进行删除操作的线性表。
队列是一种先进先出的(First In First Out)的线性表，简称FIFO。 允许插入的一端为队尾，允许删除的一端为队头。队列不允许在中间部位进行操作!假设队列是q= (a1, a2, .... an) ，那么a1就是队头元素,而an是队尾元素。这样我们就可以删除时，总是从a1开始，而插入时，总是在队列最后。这也比较符合我们通常生活中的习惯，排在第一个的优先出列，最后来的当然排在队伍最后。
操作
Queue() 创建一个空的队列
enqueue(item) 往队列中添加一个item元素
dequeue() 从队列头部删除-个元素
is_ empty() 判断-个队列是否为空
size() 返回队列的大小
实现
# coding: utf-8
class Queue(object):
"""队列"""
def __init__(self):
self.__list = []
def enqueue(self, item):
"""往队列中添加一个item元素"""
self.__list.append(item)
def dequeue(self):
"""从队列头部删除一个元素"""
return self.__list.pop(0)
def is_empty(self):
"""判断一个队列是否为空"""
return self.__list == []
def size(self):
"""返回队列的大小"""
return len(self.__list)
if __name__ == "__main__":
s = Queue()
s.enqueue(1)
s.enqueue(2)
s.enqueue(3)
s.enqueue(4)
print(s.dequeue())
print(s.dequeue())
print(s.dequeue())
print(s.dequeue())
双端队列
双端队列(deque, 全名double-ended queue)，是一种具有队列和栈的性质的数据结构。
双端队列中的元素可以从两端弹出，其限定插入和删除操作在表的两端进行。双端队列可以在队列任意一端入队和出队。
操作
Deque() 创建一个空的双端队列
add_ front(item) 从队头加入- -个item元素
add_ rear(item) 从队尾加入-个item元素
remove_ front() 从队头删除一个item元素
remove_ rear() 从队尾删除一个item元素
is_ empty() 判断双端队列是否为空
size() 返回队列的大小
实现
# coding: utf-8
class Deque(object):
"""双端队列"""
def __init__(self):
self.__list = []
def add_front(self, item):
"""往队列头中添加一个item元素"""
self.__list.insert(0, item)
def add_rear(self, item):
"""往队列尾部添加一个item元素"""
self.__list.append(item)
def pop_front(self):
"""从队列头部删除一个元素"""
return self.__list.pop(0)
def pop_rear(self):
"""从队列尾部删除一个元素"""
return self.__list.pop()
def is_empty(self):
"""判断一个队列是否为空"""
return self.__list == []
def size(self):
"""返回队列的大小"""
return len(self.__list)
if __name__ == "__main__":
s = Deque()
s.add_rear(1)
s.add_rear(2)
s.add_front(3)
s.add_front(4)
s.add_front(5)
s.add_front(6)
print(s.pop_rear())
print(s.pop_rear())
print(s.pop_front())
print(s.pop_rear())
print(s.pop_front())
print(s.pop_front())