数据结构与算法Day3链表

1187-吴同学

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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,在进行扩充时又需要进行数据的搬迁,使用起来不是很灵活。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(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)。
数据结构与算法Day3链表

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

  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,指向链表中的下一个节点),此节点叫后继节点
  3. 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。
  4. 最后一个节点的链接域则指向一个空值。
    数据结构与算法Day3链表
    数据结构与算法Day3链表

实现链表

产生一个数据结构需要把数据结构以及他所支持的操作放到一起形成一个整体——用到面向对象操作类的概念。从而对数据结构实习的过程,需要解决数据的保存问题和定义出数据结构支持的操作

节点实现

补充:python中变量标识的本质

python 变量是一块内存,储存的是对象的地址,在别的语言中,如C,构建变量必须要指明这个变量的类型,一旦指明,这个变量只能存储这个类型的数据。
数据结构与算法Day3链表

class Node():
    """单链表的节点"""
    def __init__(self,elem):
        self.elem=elem
        self.next=None

单链表的操作

操作 表示
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

代码示例:

class SingleLinkList():
    def __init__(self,node=None):#node传入头节点,若不传则默认为空
        self.__head=node
        self.next=None

    def is_empty(self):
        """链表是否为空"""
        return self.__head==None

数据结构与算法Day3链表

链表长度与遍历
用cur表示游动的标识(指针)

    def length(self):
        """链表长度"""
        cur=self.__head
        count=0         #匹配下面cur!=None
        while cur!=None: #若头节点为空也符合,若cur.next!=0,应该count初始值设为1,还需考虑头节点
            count+=1
            cur=cur.next
    def travel(self):
        """遍历整个链表"""
        cur=self.__head
        while cur!=None: 
            print(cur.elem,'/t')
            cur=cur.next

尾部添加元素
用self.is_empty()来判断头节点的情况,清晰易懂

    def append(self,item):
        """链表尾部添加元素"""
        node=Node(item)
        if self.is_empty():
            self.__head=node
        else:
            cur=self.__head
            while cur.next!=None:#如果头节点就是None,cur是没有next的,故需要特殊处理
                cur=cur.next
            cur.next=node

头部添加元素
数据结构与算法Day3链表

    def add(self,item):
        """链表头部添加元素"""
        node=Node(item)
        node.next=self.__head
        self.__head=node

指定位置添加元素
要先判断该位置是否为头部和尾部,
数据结构与算法Day3链表

 def insert(self,pos, item):
        """指定位置添加元素
        :params 从0开始
        """
        if pos<=0:
            self.add(item)  #self不要落
        elif pos>(self.length()-1): #注意这里不包含等号
            self.append(item)
        else:
            node=Node(item)
            pre=self.__head  #pre相当于上述的cur,作为指针
            count=0
            while count<pos-1:
                pre=pre.next
                count+=1
            node.next=pre.next
            pre.next=node

查找节点是否存在
return 后就不会执行后面的程序

def search(self,item) :
        """查找节点是否存在"""  
#         if self.length()==0:
#             return False
#         else:                   不需要,因为空列表不会进入while,直接就到了最后返回False
        cur=self.__head
        while cur!=None:
            if cur.elem==item:
                return True    #返回,所以后面不用break
            else:
                cur=cur.next
        return False   #如果前面已经找到,就不会运行到这一步

删除节点
同样也要注意特殊位置(头尾),是否能被正常执行
数据结构与算法Day3链表

def remove(self,item) :
        """删除节点"""
        pre=None
        cur=self.__head
        while cur!=None:            
            if cur.elem==item:
                if cur==self.__head:  #也可用pre==None 来判断
                    self.__head=cur.next
                else:
                    pre.next=cur.next
                break
            pre=cur
            cur=cur.next

链表与顺序表的对比

链表失去了顺序表随机读取的优点,不能一次性定位到指定位置,必须从头往后找一遍(因为只记录头节点)。
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(若要存一块巨大的数据,没有连续的空间可分配的话,可用链表分散储存)。

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) 耗时操作是遍历查找 O(n) 耗时的操作是拷贝覆盖

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。

未经允许不得转载:作者:1187-吴同学, 转载或复制请以 超链接形式 并注明出处 拜师资源博客
原文地址:《数据结构与算法Day3链表》 发布于2020-11-20

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