python算法与数据结构-单链表

单向链表定义如下所示:

在头部插入元素如下所示:

头部插入元素最终达到的效果,先改变指向100的节点,再改变指向头部的节点(这个有先后顺序),这样以前100之后的节点顺序什么的就不用改变了

在指定位置插入元素,如下所示:

单链表查找元素如下所示:

单链表删除元素如下所示:

头节点是删除的节点的时候,如下所示:

还有一种情况是只有一个节点的时候,如下所示:

代码如下所示:

# -*-coding=utf-8-*-
class Node(object):
    """单链表的节点"""
    def __init__(self, elem):
        # item存放数据元素
        self.elem = elem
        # next是下一个节点的标识
        self.next = None


class SingleLinkList(object):
    """单链表"""
    # head是头节点属性,_head在Python中加两个下划线就是私有属性
    # 这个node是用户传进来的
    def __init__(self, node=None):
        self.__head = node

    def is_empty(self):
        """判断是否为空"""
        return self.__head==None

    def length(self):
        """链表长度"""
        # cur初始时指向头节点
        # cur游标,用来移动遍历节点
        cur = self.__head  # 这里是一个下划线还是两个待确定
        # count 记录数量
        count = 0
        # 当cur.next != None,表示始终进入循环体,因为cur.next需要在循环体里面才能知道是多少
        # 尾节点指向None,当未到达尾部时
        while cur != None:
            count += 1
            # 将cur后移一个节点
            cur = cur.next
        return count

    def travel(self):
        """遍历整个链表"""
        cur = self.__head
        while cur != None:
            #添加这个这个,后期打印就不换行了
            print(cur.elem,end=" ")
            cur = cur.next
        print("")
        # pass

    def append(self, item):
        """链表尾部添加元素,尾插法"""
        node = Node(item)
        # print('node值是:')
        # print(node)
        # 这个if条件是空链表的意思,我们需要考虑特殊条件
        # 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(): #赋值为空不然会报错
            self.__head = node
        # 若不为空,则找到尾部,将尾节点的next指向新节点
        else:
            # print("222")
            # cur = self.__head
            cur = self.__head
            while cur.next != None:
                cur = cur.next
            cur.next = node  # 到最后一个位置将元素赋值
    def add(self,item):
        """链表头部添加元素,头插法"""
        # 先创建一个保存item值的节点
        node = Node(item)
        # 将新节点的链接域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
    #pos是指定的位置,item是保存的元素
    def insert(self,pos,item):
        """链表指定位置添加元素
        :param pos 从0开始
        """
        # 若指定位置pos为第一个元素之前,则执行头部插入
        if pos<=0: #头插法
            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):#尾插法
            self.append(item)
        # 找到指定位置
        else:
            # 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
            prev = self.__head
            count = 0
            while count<(pos-1):
                count+=1
                prev = prev.next
            #当循环退出后,prev指向pos-1位置
            node = Node(item)
            # 先将新节点node的next指向插入位置的节点
            #prev.next存储的是下一个节点的地址,因为是在任意位置插入的,新节点node需要连接下一个节点,node.next指向了下一个节点
            node.next = prev.next
            # 将插入位置的前一个节点的next指向新节点
            prev.next = node
    def search(self,item):
        """查找节点是否存在"""
        """链表查找节点是否存在,并返回True或者False"""
        cur = self.__head
        while cur!=None:
            if cur.elem == item:
                 return  True
            else:
                cur = cur.next
        return False
    def remove(self,item):
        """删除节点"""
        cur = self.__head
        pre = None
        while cur != None:
            # 找到了指定元素
            if cur.elem == item:
                #先判断此节点是否是头节点
                #头节点 # 如果第一个就是删除的节点
                if cur == self.__head:
                    # 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  # 删除后再退出循环,需要一个总的break退出
            else:
                # 继续按链表后移节点
                pre = cur
                cur = cur.next


if __name__ == "__main__":
    # node = Node(100)
    ll = SingleLinkList()
    print(ll.is_empty()) #True
    print(ll.length())   #0

    ll.append(1)
    print(ll.is_empty()) #False
    print(ll.length())   #1
    #
    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)
    ll.travel()      #9 8 1 2 3 4 5 6
    ll.insert(3, 100)
    ll.travel()      #9 8 1 100 2 3 4 5 6
    ll.insert(10,200)
    ll.travel()      #9 8 1 100 2 3 4 5 6 200
    ll.remove(100)
    ll.travel()      #9 8 1 2 3 4 5 6 200
    ll.remove(9)
    ll.travel()      #8 1 2 3 4 5 6 200
    ll.remove(200)
    ll.travel()      #8 1 2 3 4 5 6

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