1、链表（Linked list）
链表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）。
链表是通过每个结点的指针与将线性表的n个节点按期逻辑次序连接在一起的。
2.单向链表
单向链表每一个节点包含两个域，一个信息域（元素域）和一个连接域。这个连接指向链表中的下一个节点，而最后一个节点的连接域则指向一个空值
如上图：
- 表元素域elem用来存放具体的数据
- 连接域next用来存放下一个节点的位置（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。
节点用程序实现：
class SingleNode(object):
#单向链表的节点
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
单向链表的操作
- 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)链表指定位置添加元素
- remove(item)删除节点
- search(item)查找节点是否存在
用来程序实现：
class SingleLinkList(object):
#单向列表
def __init__(self):
self.head=None
判断链表是否为空
def is_empty(self):
return self.head==None
链表长度
def length(self):
cur=self.head#ucr初始时指向头节点
count=0
while cur!=None:
count+=1
cur=cur.next#将cur后移一个节点
return count
遍历整个链表
def travel(self):
cur=self.head
while cur !=None:
print(cur.item)
cur=cur.next
print('')
头部添加元素
def add(self,item):
#先创建一个保存item值得节点
node=SingleNode(item)
#将新节点的连接next指向头节点，即head指向的位置
node.next=self.head
#将链表的头head指向新节点
self.head=node
尾部添加元素：
def append(self,item):
node=SingleNode(item)
#先判断链表是否为空，若是空链表，则将head指向新节点
if self.is_empty():
self.head=node
#若不为空，则找到尾部，将找到尾部，将尾节点的next指向新节点
else:
cur=self.head
while cur.next!=None:
cur=cur.next
cur.next=node
指定位置添加元素
def insert(self,pos,item):
#若指定位置pos为第一个元素之前，则执行头部插入
if pos <=0:
self.add(item)
#若指定位置超过链表尾部，则执行尾部插入
elif pos>(self.length()-1):
self.append(item)
#找到指定的位置
else:
node=SingleNode(item)
count=0
#pre用来指定位置pos的前一个位置pos-1,初始从头及诶单开始移动到指定位置
pre=self.head
while count<(pos-1):
count+=1
pre=pre.next
#先将新节点node的next指向插入位置的节点
node.next=pre.next
#将插入的位置前的一个节点的next指向新节点
pre.next=node
删除节点
def remove(self,item):
cur=self.head
pre=None
while cur!=None:
#找到了指定元素
if cur.item==item:
#如果第一个就是删除的节点
if not pre:
self.head=cur.next
else:
#将删除位置前一个节点的next指向删除位置的后一个节点
pre.next=cur.next
break
else:
#继续按链表后移节点
pre=cur
cur=cur.next
查找节点是否存在
def search(self,item):#查找节点是否存在,并返回True或者False
cur=self.head
while cur!=None:
if cur.item==item:
return True
cur=cur.next
return False
测试
if __name__ == '__main__':
ll=SingleLinkList()
ll.add(1)
ll.add(2)
ll.append(3)
ll.insert(2,4)
print('length:',ll.length())
ll.travel()
print(ll.search(3))
print(ll.search(5))
ll.remove(1)
print('length:',ll.length())
ll.travel()
双向链表
定义：每个节点有两个链表：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，当次节点为最后一个节点时，当此节点为最后的一个节点，指向空值。
也就是说，构成链表的每个节点设立两个指正域，一个指向其直接前驱指针域prior,一个指向其直接后继的指针域next。这样形成的链表有两个方向不同的链。
双向链表的操作
- 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)链表指定位置添加元素
- remove(item)删除节点
- search(item)查找节点是否存在
用程序实现
class Node(object):
"""双向链表节点"""
def __init__(self, item):
self.item = item
self.next = None
self.prev = None
class DLinkList(object):
"""双向链表"""
def __init__(self):
self._head = None
def is_empty(self):
"""判断链表是否为空"""
return self._head == None
def length(self):
"""返回链表的长度"""
cur = self._head
count = 0
while cur != None:
count += 1
cur = cur.next
return count
def travel(self):
"""遍历链表"""
cur = self._head
while cur != None:
print cur.item,
cur = cur.next
print ""
def add(self, item):
"""头部插入元素"""
node = Node(item)
if self.is_empty():
# 如果是空链表，将_head指向node
self._head = node
else:
# 将node的next指向_head的头节点
node.next = self._head
# 将_head的头节点的prev指向node
self._head.prev = node
# 将_head 指向node
self._head = node
def append(self, item):
"""尾部插入元素"""
node = Node(item)
if self.is_empty():
# 如果是空链表，将_head指向node
self._head = node
else:
# 移动到链表尾部
cur = self._head
while cur.next != None:
cur = cur.next
# 将尾节点cur的next指向node
cur.next = node
# 将node的prev指向cur
node.prev = cur
def insert(self, pos, item):
"""在指定位置添加节点"""
if pos <= 0:
self.add(item)
elif pos > (self.length()-1):
self.append(item)
else:
node = Node(item)
cur = self._head
count = 0
# 移动到指定位置的前一个位置
while count < (pos-1):
count += 1
cur = cur.next
# 将node的prev指向cur
node.prev = cur
# 将node的next指向cur的下一个节点
node.next = cur.next
# 将cur的下一个节点的prev指向node
cur.next.prev = node
# 将cur的next指向node
cur.next = node
def search(self, item):
"""查找元素是否存在"""
cur = self._head
while cur != None:
if cur.item == item:
return True
cur = cur.next
return False
def remove(self, item):
"""删除元素"""
if self.is_empty():
return
else:
cur = self._head
if cur.item == item:
# 如果首节点的元素即是要删除的元素
if cur.next == None:
# 如果链表只有这一个节点
self._head = None
else:
# 将第二个节点的prev设置为None
cur.next.prev = None
# 将_head指向第二个节点
self._head = cur.next
return
while cur != None:
if cur.item == item:
# 将cur的前一个节点的next指向cur的后一个节点
cur.prev.next = cur.next
# 将cur的后一个节点的prev指向cur的前一个节点
cur.next.prev = cur.prev
break
cur = cur.next
测试程序的正确性
if __name__ == "__main__":
ll = DLinkList()
ll.add(1)
ll.add(2)
ll.append(3)
ll.insert(2, 4)
ll.insert(4, 5)
ll.insert(0, 6)
print "length:",ll.length()
ll.travel()
print ll.search(3)
print ll.search(4)
ll.remove(1)
print "length:",ll.length()
ll.travel()