单链表
单链表是一种基本的数据结构，链表中每个节点里存放该节点的值和下一个节点的位置信息。
节点定义：
class SingleNode(object):
def __init__(self, item):
self.item = item
self.next = None
单链表的常用操作：
- is_empty()：链表是否为空
- length()：链表长度
- travel()：遍历链表
- add(item)：链表头部添加元素
- append(item)：链表尾部添加元素
- insert(pos, item)：在指定位置添加元素
- remove(pos, item)：删除节点
- search(item)：查找结点是否存在
单链表定义： 指定头结点并设为None
class SingleLinkList(object):
"""单链表"""
def __init__(self):
self._head = None
判空、链表长度
def is_empty(self):
return self._head is None
def length(self):
# cur初始时指向头节点
cur = self._head
count = 0
# 尾节点指向None，当未到达尾部时
while cur is not None:
count += 1
# 将cur后移一个节点
cur = cur.next
return count
遍历链表
def travel(self):
cur = self._head
while cur is not None:
print(cur.item, end=" ")
cur = cur.next
print()
链表头部插入元素
def add(self, item):
# 先创建一个保存item节点的值
node = SingleNode(item)
# 将新节点的链接域next指向头节点，即_head指向的位置
# 先连接再设置头节点指针
node.next = self._head
# 将链表的头_head指向新节点
self._head = node
示意图：
尾部添加元素
def append(self, item):
"""尾部添加元素"""
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，将尾节点的next指向新节点
else:
cur = self._head
while cur.next is not None:
cur = cur.next
cur.next = node
指定位置插入元素
def insert(self, index, item):
"""指定位置添加元素"""
# 若指定位置pos为第一个元素之前，则执行头部插入
if index <= 0:
self.add(item)
# 若指定位置超过链表尾部，则执行尾部插入
elif index > (self.length() - 1):
self.append(item)
# 找到指定位置
else:
node = SingleNode(item)
count = 0
# pre用来指向指定位置pos的前一个位置pos-1，初始从头节点开始移动到指定位置
pre = self._head
while count < (index - 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
# 将插入位置的前一个节点的next指向新节点
pre.next = node
示意图：
删除节点
def remove(self, item):
"""删除节点"""
cur = self._head
pre = None
while cur is not 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:
# 将头指针指向头节点的后一个节点
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
示意图：
查找指定元素
def search(self, item):
"""链表查找节点是否存在，并返回True或者False"""
cur = self._head
while cur is not None:
if cur.item == item:
return True
cur = cur.next
return False
双链表
# 双向链表节点定义
class Node(object):
def __init__(self, item):
self.item = item
self.next = None
self.prev = None
# 双向链表
class DLinkList(object):
def __init__(self):
self._head = None
# 判空
def is_empty(self):
return self._head == None
# 链表长度
def length(self):
cur = self._head
count = 0
while cur is not None:
count += 1
cur = cur.next
return count
# 遍历链表
def travel(self):
cur = self._head
while cur is not None:
print(cur.item, end=" ")
cur = cur.next
print("")
# 头部插入元素
def add(self, item):
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
# 尾部插入元素
def append(self, item):
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 is not 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
# 查找指定元素
def search(self, item):
cur = self._head
while cur is not None:
if cur.item == item:
return True
cur = cur.next
return False
# 指定位置添加节点
def insert(self, pos, item):
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
# 移除指定元素
def remove(self, item):
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
栈
栈是一种先入后出的数据结构，使用python中的list可以很方便的用来构建栈，list的append()和pop()可以表示入栈和出栈。
class Stack(object):
def __init__(self):
self.items = []
def is_empty(self):
return self.items == []
# 入栈
def push(self, item):
self.items.append(item)
# 出栈
def pop(self):
return self.items.pop()
# 返回栈顶元素
def peek(self):
return self.items[len(self.items) - 1]
# 栈大小
def size(self):
return len(self.items)
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，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。
class Queue(object):
def __init__(self):
self.items = []
def is_empty(self):
return self.items == []
# 入队
def enqueue(self, item):
self.items.insert(0, item)
# 出队
def dequeue(self):
return self.items.pop()
def size(self):
return len(self.items)
双端队列
class Deque(object):
"""双端队列"""
def __init__(self):
self.items = []
# 判断队列是否为空
def is_empty(self):
return self.items == []
# 在队头添加元素
def add_front(self, item):
self.items.insert(0, item)
# 在队尾添加元素
def add_rear(self, item):
self.items.append(item)
# 从队头删除元素
def remove_front(self):
return self.items.pop(0)
# 从队尾删除元素
def remove_rear(self):
return self.items.pop()
# 队列大小
def size(self):
return len(self.items)
