数据结构基础-链表 3

Posted 2023-03-01 IT界的测试混子

《漫画算法 python篇》程序员小灰

链表（linked list）

链表（linked list）是一种在物理上非连续的、非顺序的数据结构，由若干节点（node）组成。

存储方式：随机存储。

数组（顺序存储）：

链表（随机存储）：

灰色格子：空闲
橙色格子：被占用
红色格子：代表在内存中的位置

单向链表：每一个节点包含两部分，一部分是存放数据的变量data，另一部分是指向下个节点的指针next。

双向链表：较单向链表复杂一点，它的每个节点除了有data和next指针外，还拥有指向前置节点的prev指针。

链表的操作：

查找节点

链表查找元素只能从头开始查找。
例如，定位节点3。

• 第一步，将查找的指针定位到头节点
• 第二步，根据头部节点的next指针，定位到第二个节点。
• 第三步，根据第二个节点的next指针，定位到第三个节点。查找完毕。

更新节点

先查找节点，再替换数据

链表插入节点

尾部插入

把最后一个节点的next指针，指向新插入的节点。

头部插入

• 第一步，把新节点的next指针指向原头部节点
• 第二步，把新节点变为链表的头部节点。

中间插入

• 第一步，新节点的next指针指向插入位置的节点。
• 第二步，插入位置的前置节点的next指针，指向新节点。

链表删除节点

尾部删除

把倒数第二个节点的next指针指向NULL

头部删除

把链表的头部节点，设置为原先节点的next指针指向的节点

中间删除

把要删除的节点的前置位置的next指针，指向要删除的元素的下一个节点。

链表的操作算法：

class Node:
    def __init__(self,data):
        self.data = data
        self.next = None


class LinkedList:
    def __init__(self):
        self.size = 0
        self.head = None
        self.last = None

    def get(self,index):
        '''查询节点'''
        if index < 0 or index > self.size:
            raise Exception("超出链表节点范围")
        p = self.head
        for i in range(index):
            p = p.next
        return p

    def insert(self,data,index):
        '''插入节点'''
        if index < 0 or index > self.size:
            raise Exception("超出链表节点范围")
        node = Node(data)
        if self.size==0:
            # 空链表
            self.head = node
            self.last = node
        elif index == 0:
            # 插入头部
            node.next = self.head
            self.head = node
        elif index == self.size:
            #插入尾部
            self.last.next = node
            self.last = None
        else:
            #插入中间
            prev_node = self.get(index-1)
            node.next = prev_node.next
            prev_node.next = node
        self.size += 1

    def remove(self,index):
        '''删除节点'''
        if index < 0 or index > self.size:
            raise Exception("超出链表节点范围")
        if index == 0:
            #删除头部
            removed_node = self.head
            self.head = self.head.next
        elif index == self.size:
            #删除尾部
            prev_node = self.get(index-1)
            removed_node = prev_node.next
            prev_node.next = None
            self.last = prev_node
        else:
            #删除中间
            prev_node = self.get(index - 1)
            removed_node = prev_node.next
            prev_node.next = prev_node.next.next
        self.size -= 1
        return removed_node

    def output(self):
        p = self.head
        while p is not None:
            print(p.data)
            p = p.next


if __name__ == '__main__':
    LinkedList = LinkedList()
    print("############插入链表############")
    LinkedList.insert(1,0)
    LinkedList.insert(2,0)
    LinkedList.insert(3,1)
    LinkedList.insert(4,2)
    print("LinkeList:")
    LinkedList.output()

    print("############查询链表############")
    print("get LinkeList node 1 is:%s"%LinkedList.get(1).data)

    print("############删除链表############")
    print("remove node -> %s"%LinkedList.remove(3).data)
    print("now LinkeList:")
    LinkedList.output()

运行结果：

############插入链表############
LinkeList:
2
3
4
1
############查询链表############
get LinkeList node 1 is:3
############删除链表############
remove node -> 1
now LinkeList:
2
3
4