2018-07-01链表概念和编程实现

顺序表的特点是要求存储空间必须连续，一旦不够，就要动态地改变数据区。
那么，有没有一种数据结构，在增加的时候不用改变数据区？

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，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）。

链表

*线性表：表现为一维空间存储的数据结构：顺序表+链表

优点：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。

实现方式：把原来的数据扩展，由单一保存数字变为保存数字+地址
分别命名为：数据区+链接区

单项链表：

第一个节点是头结点
最后一个叫做尾节点，链接区地位为空

尾节点

a = 10
b = 20
a, b = b, a

只在python中有。

在其他语言中，a = 10，把a当作10所在存储空间的一个别名。
但是在Python中比较另类。
在python中，一切皆对象，a不具有太大意义，仅仅作为一个变量名拥有一个地址，这个地址指向它所应该指向的对象。

链表的构成原理

python中的“=”，实际上是产生了一个引用的链接。

单链表的程序实现：

# coding:utf-8


class Node(object):
    """节点"""
    def __init__(self, elem):
        self.elem = elem
        self.next = None


class SingleLinkList(object):
    """单链表"""
    def __init__(self, node=None):
        self.__head = node

    def is_empty(self):
        """链表是否为空"""
        return self.__head == 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

    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

    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
                break
            else:
                pre = cur
                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__":
    ll = SingleLinkList()
    print(ll.is_empty())
    print(ll.length())

    ll.append(1)
    print(ll.is_empty())
    print(ll.length())


    ll.append(2)
    ll.add(8)
    ll.append(3)
    ll.append(4)
    ll.append(5)
    ll.append(6)
    # 8 1 2 3 4 5 6
    ll.insert(-1, 9) # 9 8 1 23456
    ll.travel()
    ll.insert(3, 100) # 9 8 1 100 2 3456
    ll.travel()
    ll.insert(10, 200) # 9 8 1 100 23456 200
    ll.travel()
    ll.remove(100)
    ll.travel()
    ll.remove(9)
    ll.travel()
    ll.remove(200)
    ll.travel()

效果：
True
0
False
1
9 8 1 2 3 4 5 6 
9 8 1 100 2 3 4 5 6 
9 8 1 100 2 3 4 5 6 200 
9 8 1 2 3 4 5 6 200 
8 1 2 3 4 5 6 200 
8 1 2 3 4 5 6