首页
所有分类
TAGS
文字工具 EMOJI BIBLE
编程 Python

python算法与数据结构之单链表的实现代码

Posted in Python onJune 27, 2019

=一、链表

链表是一种物理存储单元上非连续、非顺序的存储结构，数据元素的逻辑顺序是通过链表中的指针链接次序实现的。链表由一系列结点（链表中每一个元素称为结点）组成，结点可以在运行时动态生成。每个结点包括两个部分：一个是存储数据元素的数据域，另一个是存储下一个结点地址的指针域。 相比于线性表顺序结构，操作复杂。由于不必须按顺序存储，链表在插入的时候可以达到O(1)的复杂度，比另一种线性表顺序表快得多，但是查找一个节点或者访问特定编号的节点则需要O(n)的时间，而线性表和顺序表相应的时间复杂度分别是O(logn)和O(1)。

使用链表结构可以克服数组链表需要预先知道数据大小的缺点，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。但是链表失去了数组随机读取的优点，同时链表由于增加了结点的指针域，空间开销比较大。链表最明显的好处就是，常规数组排列关联项目的方式可能不同于这些数据项目在记忆体或磁盘上顺序，数据的存取往往要在不同的排列顺序中转换。链表允许插入和移除表上任意位置上的节点，但是不允许随机存取。链表有很多种不同的类型：单向链表，双向链表以及循环链表。

二、单链表介绍

单向链表（单链表）是链表的一种，其特点是链表的链接方向是单向的，对链表的访问要通过顺序读取从头部开始。单链表是一种链式存取的数据结构，用一组地址任意的存储单元存放线性表中的数据元素。链表中的数据是以结点来表示的，每个结点的构成： 元素(数据元素的映象) + 指针(指示后继元素存储位置) ，元素就是存储数据的存储单元，指针就是连接每个结点的地址数据。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 。这个链接指向链表中的下一个节点，而最后一个节点的链接域则指向一个空值。

链式存储结构的线性表将采用一组任意的存储单元存放线性表中的数据元素。由于不需要按顺序存储，链表在插入、删除数据元素时比顺序存储要快，但是在查找一个节点时则要比顺序存储要慢，使用链式存储可以克服顺序线性表需要预先知道数据大小的缺点，链表结构可以充分利用内存空间，实现灵活的内存动态管理。但是链式存储失去了数组随机存取的特点，同时增加了节点的指针域，空间开销较大。

三、单链表结构

python算法与数据结构之单链表的实现代码

  • 表元素域elem用来存放具体的数据。
  • 链接域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。

四、单链表的常用操作图解

1、头插

python算法与数据结构之单链表的实现代码

2、尾插

python算法与数据结构之单链表的实现代码

3、指定为之插入

python算法与数据结构之单链表的实现代码

4、删除

python算法与数据结构之单链表的实现代码

五、单链表的python代码实现

# 创建节点
class Node(object):
  def __init__(self,item):
    self.element = item
    self.next = None
# 创建单链表类
class SingleLinkList(object):
  def __init__(self):
    self.header = None
    self.length = 0
  # 1、判断是否为空
  def is_empty(self):
    if self.header == None:
      return True
    else:
      return False
  # 2、头部插入
  def add(self,node):
    if self.is_empty():
      self.header = node
    else:
      node.next = self.header
      self.header = node
      # currentNode = self.header
    self.length += 1
  # 3、尾部插入
  def appent(self,node):
    currentNode = self.header
    if self.is_empty():
      self.add(node)
    else:
      while (currentNode.next != None):
        currentNode = currentNode.next
      currentNode.next = node
      self.length += 1
  # 4、指定位置插入
  def insert(self,node,index):
    currentNode = self.header
    if index>self.length+1 or index<=0:
      print("你要插入的位置不对，请重现选择位置")
    if index == 1:
      self.add(node)
    elif index == 2:
      node.next = self.header.next
      self.header.next = node
      self.length += 1
    else:
      for i in range(1,index-1):
        currentNode = currentNode.next
      node.next = currentNode.next
      currentNode.next = node
      self.length += 1
  # 5、遍历
  def travel(self):
    currentNode = self.header
    if self.length == 0:
      print("你要遍历的链表没有数据\n")
    else:
      print("你要遍历的链表里面的元素有:",end=" ")
      for i in range(self.length):
        print("%s "%currentNode.element,end=" ")
        currentNode = currentNode.next
      print("\n")
  # 6、排序不用交换节点的位置，只需要交换节点上的数据值
  def list_sort(self):
    for i in range(0,self.length-1):
      currentNode = self.header
      for j in range(0,self.length-i-1):
        if currentNode.element > currentNode.next.element:
          temp = currentNode.element
          currentNode.element = currentNode.next.element
          currentNode.next.element = temp
        currentNode = currentNode.next
  # 7、按索引删除
  def remove(self,index):
    if index<=0 or index>self.length:
      print("你输入的下标不对，请重新输入")
      return
    else:
      if index == 1:
        self.header = self.header.next
        currentNode = self.header
      elif index == 2:
        currentNode = self.header
        currentNode.next = currentNode.next.next
      else:
        currentNode = self.header
        for i in range(1,index-1):
          currentNode = currentNode.next
        currentNode.next = currentNode.next.next
    self.length -= 1
  # 8、查找是否包含,并返回下标
  def isContain(self,num):
    contain = 0
    currentNode = self.header
    for i in range(self.length):
      if currentNode.element == num:
        print("%d在链表中%d处\n"%(num,i))
        contain = 1
      currentNode = currentNode.next
    if contain == 0:
      print("%d不在链表中\n"%num)
  # 9、根据下标找节点
  def searchNodeByIndex(self,index):
    currentNode = self.header
    if index<=0 or index>self.length:
      print("你输入的下标不对，请重新输入\n")
      return 0
    else:
      for i in range(index-1):
        currentNode = currentNode.next
      return currentNode
  # 10、根据下标修改节点的值
  def modifyByIndex(self,index,num):
    currentNode = self.header
    if index<=0 or index>self.length:
      print("你输入的下标不对，请重新输入\n")
    else:
      for i in range(index-1):
        currentNode = currentNode.next
      currentNode.element = num
def main():
  # 创建一个节点对象
  node1 = Node(1)
  # 创建一个单链表对象
  single_link_list = SingleLinkList()
  print("验证空链表的遍历")
  single_link_list.travel()
  print("验证头插")
  single_link_list.add(node1)
  single_link_list.travel()
  print("验证尾插")
  node2 = Node(2)
  single_link_list.appent(node2)
  single_link_list.travel()
  print("验证按位置插入")
  node3 = Node(3)
  single_link_list.insert(node3,1)
  single_link_list.travel()
  print("继续验证头插")
  node4 = Node(5)
  single_link_list.add(node4)
  single_link_list.travel()
  print("继续验证按位置插入")
  node5 = Node(4)
  single_link_list.insert(node5,4)
  single_link_list.travel()
  print("验证删除")
  single_link_list.remove(3)
  single_link_list.travel()
  print("验证查找一个节点是否在链表中")
  single_link_list.isContain(8)
  print("验证按下标查找节点")
  node = single_link_list.searchNodeByIndex(2)
  print("第二个节点的值为：%s"%node.element)
  print("\n验证排序")
  single_link_list.list_sort()
  single_link_list.travel()
  print("验证修改")
  single_link_list.modifyByIndex(2,10)
  single_link_list.travel()
if __name__ == '__main__':
  main()

运行结果为：

验证空链表的遍历
你要遍历的链表没有数据

验证头插
你要遍历的链表里面的元素有: 1 

验证尾插
你要遍历的链表里面的元素有: 1  2 

验证按位置插入
你要遍历的链表里面的元素有: 3  1  2 

继续验证头插
你要遍历的链表里面的元素有: 5  3  1  2 

继续验证按位置插入
你要遍历的链表里面的元素有: 5  3  1  4  2 

验证删除
你要遍历的链表里面的元素有: 5  3  4  2 

验证查找一个节点是否在链表中
8不在链表中

验证按下标查找节点
第二个节点的值为：3

验证排序
你要遍历的链表里面的元素有: 2  3  4  5 

验证修改
你要遍历的链表里面的元素有: 2  10  4  5 

六、单链表的C语言代码实现

#include <stdio.h>
typedef struct N
{
  int element;
  struct N *next;
}Node;
// 1、创建节点
Node *createNode(int num)
{
  Node *node;
  node = (Node *)malloc(sizeof(Node));
  node->element = num;
  node->next = NULL;
  return node;
}
// 2、创建链表
Node *createSingleLinkList(Node *node)
{
  Node *head = node;
  return head;
}
// 3、获取链表长度
int getlength(Node *head)
{
  if (head == NULL)
  {
    return 0;
  }
  int count = 1;
  Node *current = head;
  while (current->next != NULL)
  {
    count++;
    current = current->next;
  }
  return count;
}
// 4、头部插入
Node * add(Node *head, Node *node)
{
  if(head == NULL)
  {
    head = node;
    return head;
  }
  else
  {
    node->next = head;
    head = node;
    return head;
  }
}
// 5、尾部插入
Node * append(Node *head,Node *node)
{
  Node *current = head;
  if (current->next == NULL)
  {
    add(head, node);
  }
  else
  {
    int len = getlength(head);
    for (int i = 0; i<len-1; i++)
    {
      current = current->next;
    }
    current->next = node;
  }
  return head;
}
// 6、按下标插入节点
Node * insert(Node *head,Node *node,int index)
{
  int len = getlength(head);
  if (index<=0||index>len+1)
  {
    printf("你要插入的位置不对，请重现选择位置");
  }
  Node *current = head;
  if (index == 1)
  {
    head = add(head, node);
  }
  else if (index == 2)
  {
    node->next = head->next;
    head->next = node;
  }
  else
  {
    for (int i = 1; i<index-1; i++)
    {
      current = current->next;
    }
    node->next = current->next;
    current->next = node;
  }
  return head;
}
// 7、遍历
void travel(Node *head)
{
  int len = getlength(head);
  printf("len = %d\n",len);
  Node *current = head;
  if (len == 0)
  {
    printf("你要遍历的链表没有数据\n");
  }
  else
  {
    printf("你要遍历的链表里面的元素有: ");
    for (int i = 0; i<len; i++)
    {
      printf("%d ",current->element);
      current = current->next;
    }
    printf("\n");
  }
}
// 8、根据索引删除
Node * delect(Node *head,int index)
{
  int len = getlength(head);
  if (index<=0||index>len)
  {
    printf("你输入的下标不对，请重新输入");
    return head;
  }
  else
  {
    if (index == 1)
    {
      head = head->next;
    }
    else if (index == 2)
    {
      head->next = head->next->next;
    }
    else
    {
      Node *current = head;
      for (int i = 1; i<index-1; i++)
      {
        current = current->next;
      }
      current->next = current->next->next;
    }
  }
  return head;
}
// 9、查找是否包含，并返回下标
void isContain(Node *head,int num)
{
  int contain = 0;
  Node *current = head;
  int len = getlength(head);
  for (int i = 0; i<len; i++)
  {
    if (current->element == num)
    {
      printf("%d在链表中的%d处\n",num,i+1);
      contain = 1;
    }
    current = current->next;
  }
  if (contain == 0)
  {
     printf("%d不在链表中\n",num);
  }
}
// 10、根据下标找节点
Node *searchByIndex(Node *head , int index)
{
  int len = getlength(head);
  Node *current = head;
  if (index<=0||index>len)
  {
    printf("你输入的下标不对，请重新输入");
    return head;
  }
  else
  {
    for (int i = 0; i<index-1; i++)
    {
      current = current->next;
    }
    return current;
  }
}
// 11、根据下标修改节点的值
void modifyByIndex(Node *head,int index,int num)
{
  int len = getlength(head);
  Node *current = head;
  if (index<=0||index>len)
  {
    printf("你输入的下标不对，请重新输入");
  }
  else
  {
    for (int i = 0; i<index-1; i++)
    {
      current = current->next;
    }
    current->element = num;
  }
}
int main(int argc, const char * argv[])
{
  printf("==========1、创建节点==========\n");
  Node * node1 = createNode(1);
  printf("==========2、创建单链表==========\n");
  Node * head = createSingleLinkList(node1);
  travel(head);
  printf("==========3、验证头插==========\n");
  Node *node2 = createNode(0);
  head = add(head, node2);
  travel(head);
  Node *node3 = createNode(2);
  head = add(head, node3);
  travel(head);
  printf("==========4、验证尾插==========\n");
  Node *node4 = createNode(4);
  head = append(head,node4);
  travel(head);
  Node *node5 = createNode(5);
  head = append(head,node5);
  travel(head);
  printf("==========5、验证按下标插入==========\n");
  Node *node6 = createNode(6);
  head = insert(head, node6, 1);
  travel(head);
  printf("==========6、验证按下标删除==========\n");
  head = delect(head, 2);
  travel(head);
  printf("==========7、验证是否包含==========\n");
  isContain(head, 8);
  printf("==========8、验证根据下标找节点==========\n");
  Node *n = searchByIndex(head, 1);
  printf("第一个节点是%d\n",n->element);
  printf("==========9、验证根据下标修改==========\n");
  modifyByIndex
(head, 3, 9);
    travel(head);
    return 0;
}

运行结果为：

==========1、创建节点==========
==========2、创建单链表==========
len = 1
你要遍历的链表里面的元素有: 1
==========3、验证头插==========
len = 2
你要遍历的链表里面的元素有: 0 1
len = 3
你要遍历的链表里面的元素有: 2 0 1
==========4、验证尾插==========
len = 4
你要遍历的链表里面的元素有: 2 0 1 4
len = 5
你要遍历的链表里面的元素有: 2 0 1 4 5
==========5、验证按下标插入==========
len = 6
你要遍历的链表里面的元素有: 6 2 0 1 4 5
==========6、验证按下标删除==========
len = 5
你要遍历的链表里面的元素有: 6 0 1 4 5
==========7、验证是否包含==========
8不在链表中
==========8、验证根据下标找节点==========
第一个节点是6
==========9、验证根据下标修改==========
len = 5
你要遍历的链表里面的元素有: 6 0 9 4 5

总结

以上所述是小编给大家介绍的python算法与数据结构之单链表的实现代码 ,希望对大家有所帮助，如果大家有任何疑问请给我留言，小编会及时回复大家的。在此也非常感谢大家对三水点靠木网站的支持！
如果你觉得本文对你有帮助，欢迎转载，烦请注明出处，谢谢！

python算法与数据结构之单链表的实现代码

- Author -

Se7eN_HOU

声明：登载此文出于传递更多信息之目的，并不意味着赞同其观点或证实其描述。

Python 相关文章推荐
使用Python程序抓取新浪在国内的所有IP的教程
May 04 Python
Python通过命令开启http.server服务器的方法
Nov 04 Python
Python数据分析matplotlib设置多个子图的间距方法
Aug 03 Python
python按时间排序目录下的文件实现方法
Oct 17 Python
详解Python requests 超时和重试的方法
Dec 18 Python
python ChainMap 合并字典的实现步骤
Jun 11 Python
python 计算平均平方误差(MSE)的实例
Jun 29 Python
解决django服务器重启端口被占用的问题
Jul 26 Python
python单例设计模式实现解析
Jan 07 Python
Python unittest单元测试框架及断言方法
Apr 15 Python
解决python使用list()时总是报错的问题
May 05 Python
tensorflow 动态获取 BatchSzie 的大小实例
Jun 30 Python
python多线程并发实例及其优化
Jun 27 #Python
int在python中的含义以及用法
Jun 27 #Python
Pycharm运行加载文本出现错误的解决方法
Jun 27 #Python
基于python-opencv3的图像显示和保存操作
Jun 27 #Python
pycharm new project变成灰色的解决方法
Jun 27 #Python
python之mock模块基本使用方法详解
Jun 27 #Python
python文件选择对话框的操作方法
Jun 27 #Python
protocol(1) sock(2) Stater(1) sentinel(1) macos(1) csgo(1) CAD(1) XPathParser(1) mysqldump(1) xps(1)
You might like
php代码优化及php相关问题总结
2006/10/09 PHP
PHP中set error handler函数用法小结
2015/11/11 PHP
微信自定义分享php代码分析
2016/11/24 PHP
PHP读取并输出XML文件数据的简单实现方法
2017/12/22 PHP
PHP pthreads v3下worker和pool的使用方法示例
2020/02/21 PHP
!DOCTYPE声明对JavaScript的影响分析
2010/04/12 Javascript
google jQuery 引用文件,jQuery 引用地址集合(jquery 1.2.6至jquery1.5.2)
2011/04/24 Javascript
js获取通过ajax返回的map型的JSONArray的方法
2014/01/09 Javascript
Jquery动态添加及删除页面节点元素示例代码
2014/06/16 Javascript
VS2008中使用JavaScript调用WebServices
2014/12/18 Javascript
JavaScript面向对象的实现方法小结
2015/04/14 Javascript
JS+DIV实现鼠标划过切换层效果的方法
2015/05/25 Javascript
在Javascript操作JSON对象，增加 删除 修改的简单实现
2016/06/02 Javascript
jquery实现界面无刷新加载登陆注册
2016/07/30 Javascript
基于Javascript实现的不重复ID的生成器
2016/12/25 Javascript
js实现手机发送验证码功能
2017/03/13 Javascript
详解ajax的data参数错误导致页面崩溃
2018/04/30 Javascript
vue系列之requireJs中引入vue-router的方法
2018/07/18 Javascript
js canvas实现二维码和图片合成的海报
2020/11/19 Javascript
ES6入门教程之let、const的使用方法
2019/04/13 Javascript
微信小程序canvas实现签名功能
2021/01/19 Javascript
使用python绘制常用的图表
2016/08/27 Python
python opencv之分水岭算法示例
2018/02/24 Python
Python解决两个整数相除只得到整数部分的实例
2018/11/10 Python
Python 实现文件打包、上传与校验的方法
2019/02/13 Python
Python在字符串中处理html和xml的方法
2020/07/31 Python
详解tensorflow之过拟合问题实战
2020/11/01 Python
Java方面的关于数组和继承的笔面试题
2015/09/18 面试题
大学团支书的自我评价分享
2013/12/14 职场文书
竞选班长演讲稿
2013/12/30 职场文书
工作态度检讨书
2014/02/11 职场文书
自主招生学校推荐信
2014/09/26 职场文书
市场部经理岗位职责
2015/02/02 职场文书
2015年会计年终工作总结
2015/05/26 职场文书
图解上海144收音机
2021/04/22 无线电
MySQL的表级锁,行级锁,排它锁和共享锁
2022/07/15 MySQL