Python实现基本线性数据结构


Posted in Python onAugust 22, 2016

数组

数组的设计

数组设计之初是在形式上依赖内存分配而成的,所以必须在使用前预先请求空间。这使得数组有以下特性:

     1、请求空间以后大小固定,不能再改变(数据溢出问题);

     2、在内存中有空间连续性的表现,中间不会存在其他程序需要调用的数据,为此数组的专用内存空间;

     3、在旧式编程语言中(如有中阶语言之称的C),程序不会对数组的操作做下界判断,也就有潜在的越界操作的风险(比如会把数据写在运行中程序需要调用的核心部分的内存上)。

因为简单数组强烈倚赖电脑硬件之内存,所以不适用于现代的程序设计。欲使用可变大小、硬件无关性的数据类型,Java等程序设计语言均提供了更高级的数据结构:ArrayListVector等动态数组。

Python的数组

从严格意义上来说:Python里没有严格意义上的数组。

List可以说是Python里的数组,下面这段代码是CPython的实现List的结构体:

typedef struct {
 PyObject_VAR_HEAD
 /* Vector of pointers to list elements. list[0] is ob_item[0], etc. */
 PyObject **ob_item;

 /* ob_item contains space for 'allocated' elements. The number
  * currently in use is ob_size.
  * Invariants:
  *  0 <= ob_size <= allocated
  *  len(list) == ob_size
  *  ob_item == NULL implies ob_size == allocated == 0
  * list.sort() temporarily sets allocated to -1 to detect mutations.
  *
  * Items must normally not be NULL, except during construction when
  * the list is not yet visible outside the function that builds it.
  */
 Py_ssize_t allocated;
} PyListObject;

当然,在Python里它就是数组。
后面的一些结构也将用List来实现。

堆栈

什么是堆栈

堆栈(英语:stack),也可直接称栈,在计算机科学中,是一种特殊的串列形式的数据结构,它的特殊之处在于只能允许在链接串列或阵列的一端(称为堆叠顶端指标,英语:top)进行加入资料(英语:push)和输出资料(英语:pop)的运算。另外堆叠也可以用一维阵列或连结串列的形式来完成。堆叠的另外一个相对的操作方式称为伫列。

由于堆叠数据结构只允许在一端进行操作,因而按照后进先出(LIFO, Last In First Out)的原理运作。

特点

     1、先入后出,后入先出。

     2、除头尾节点之外,每个元素有一个前驱,一个后继。

操作

从原理可知,对堆栈(栈)可以进行的操作有:

     1、top() :获取堆栈顶端对象

     2、push() :向栈里添加一个对象

     3、pop() :从栈里推出一个对象

实现

class my_stack(object):
 def __init__(self, value):
  self.value = value
  # 前驱
  self.before = None
  # 后继
  self.behind = None

 def __str__(self):
  return str(self.value)


def top(stack):
 if isinstance(stack, my_stack):
  if stack.behind is not None:
   return top(stack.behind)
  else:
   return stack


def push(stack, ele):
 push_ele = my_stack(ele)
 if isinstance(stack, my_stack):
  stack_top = top(stack)
  push_ele.before = stack_top
  push_ele.before.behind = push_ele
 else:
  raise Exception('不要乱扔东西进来好么')


def pop(stack):
 if isinstance(stack, my_stack):
  stack_top = top(stack)
  if stack_top.before is not None:
   stack_top.before.behind = None
   stack_top.behind = None
   return stack_top
  else:
   print('已经是栈顶了')

队列

什么是队列

和堆栈类似,唯一的区别是队列只能在队头进行出队操作,所以队列是是先进先出(FIFO, First-In-First-Out)的线性表

特点

      1、先入先出,后入后出

      2、除尾节点外,每个节点有一个后继

      3、(可选)除头节点外,每个节点有一个前驱

操作

      1、push() :入队

      2、pop() :出队

实现

普通队列

class MyQueue():
 def __init__(self, value=None):
  self.value = value
  # 前驱
  # self.before = None
  # 后继
  self.behind = None

 def __str__(self):
  if self.value is not None:
   return str(self.value)
  else:
   return 'None'


def create_queue():
 """仅有队头"""
 return MyQueue()


def last(queue):
 if isinstance(queue, MyQueue):
  if queue.behind is not None:
   return last(queue.behind)
  else:
   return queue


def push(queue, ele):
 if isinstance(queue, MyQueue):
  last_queue = last(queue)
  new_queue = MyQueue(ele)
  last_queue.behind = new_queue


def pop(queue):
 if queue.behind is not None:
  get_queue = queue.behind
  queue.behind = queue.behind.behind
  return get_queue
 else:
  print('队列里已经没有元素了')

def print_queue(queue):
 print(queue)
 if queue.behind is not None:
  print_queue(queue.behind)

链表

什么是链表

链表(Linked list)是一种常见的基础数据结构,是一种线性表,但是并不会按线性的顺序存储数据,而是在每一个节点里存到下一个节点的指针(Pointer)。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,而顺序表相应的时间复杂度分别是O(logn)和O(1)。

特点

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。

操作

      1、init() :初始化

      2、insert() : 插入

      3、trave() : 遍历

      4、delete() : 删除

      5、find() : 查找

实现

此处仅实现双向列表

class LinkedList():
 def __init__(self, value=None):
  self.value = value
  # 前驱
  self.before = None
  # 后继
  self.behind = None

 def __str__(self):
  if self.value is not None:
   return str(self.value)
  else:
   return 'None'


def init():
 return LinkedList('HEAD')


def delete(linked_list):
 if isinstance(linked_list, LinkedList):
  if linked_list.behind is not None:
   delete(linked_list.behind)
   linked_list.behind = None
   linked_list.before = None
  linked_list.value = None

总结

以上就是利用Python实现基本线性数据结构的全部内容,希望这篇文章对大家学习Python能有所帮助。如果有疑问可以留言讨论。

Python 相关文章推荐
Python操作列表的常用方法分享
Feb 13 Python
Python 列表(List)操作方法详解
Mar 11 Python
多版本Python共存的配置方法
May 22 Python
python使用opencv按一定间隔截取视频帧
Mar 06 Python
pandas创建新Dataframe并添加多行的实例
Apr 08 Python
python得到单词模式的示例
Oct 15 Python
python3模拟实现xshell远程执行liunx命令的方法
Jul 12 Python
python bluetooth蓝牙信息获取蓝牙设备类型的方法
Nov 29 Python
python求一个字符串的所有排列的实现方法
Feb 04 Python
python实现最短路径的实例方法
Jul 19 Python
Django admin组件的使用
Oct 24 Python
Python面试不修改数组找出重复的数字
May 20 Python
Python进行数据提取的方法总结
Aug 22 #Python
详解Python实现按任意键继续/退出的功能
Aug 19 #Python
利用Python开发微信支付的注意事项
Aug 19 #Python
Python用模块pytz来转换时区
Aug 19 #Python
教你用python3根据关键词爬取百度百科的内容
Aug 18 #Python
利用Python爬取可用的代理IP
Aug 18 #Python
总结用Pdb库调试Python的方式及常用的命令
Aug 18 #Python
You might like
PHP一些有意思的小区别
2006/12/06 PHP
解析PHP获取当前网址及域名的实现代码
2013/06/23 PHP
php7性能提升的原因详解
2019/10/13 PHP
JS 页面内容搜索,类似于 Ctrl+F功能的实现代码
2007/08/13 Javascript
Jquery 表单取值赋值的一些基本操作
2009/10/11 Javascript
11款基于Javascript的文件管理器
2009/10/25 Javascript
javascript实现的距离现在多长时间后的一个格式化的日期
2009/10/29 Javascript
对xmlHttp对象的理解
2011/01/17 Javascript
jQuery操作checkbox选择(list/table)
2013/04/07 Javascript
使用js如何实现全选与全不选
2013/12/30 Javascript
收集json解析的四种方法分享
2014/01/17 Javascript
JavaScript的Backbone.js框架入门学习指引
2016/05/07 Javascript
JavaScript制作简单分页插件
2016/09/11 Javascript
Bootstrap Table快速完美搭建后台管理系统
2017/09/20 Javascript
CheckBox多选取值及判断CheckBox选中是否为空的实例
2017/10/31 Javascript
还不懂递归?读完这篇文章保证你会懂
2018/07/29 Javascript
JavaScript基于数组实现的栈与队列操作示例
2018/12/22 Javascript
详解Vue项目引入CreateJS的方法(亲测可用)
2019/05/30 Javascript
NodeJS实现一个聊天室功能
2019/11/25 NodeJs
原生JS实现pc端轮播图效果
2020/12/21 Javascript
python获取指定路径下所有指定后缀文件的方法
2015/05/26 Python
Python进程间通信Queue实例解析
2018/01/25 Python
Python多线程原理与用法详解
2018/08/20 Python
Python如何读写CSV文件
2020/08/13 Python
python中K-means算法基础知识点
2021/01/25 Python
Servlet都有哪些方法?主要作用是什么?
2014/03/04 面试题
施工班组长岗位职责
2014/01/05 职场文书
美德好少年主要事迹
2014/01/29 职场文书
致跳远运动员加油稿
2014/02/11 职场文书
党员公开承诺事项
2014/03/25 职场文书
介绍信样本
2015/01/31 职场文书
2015年医德医风工作总结
2015/04/02 职场文书
2015年办公室文秘工作总结
2015/04/30 职场文书
青涩记忆观后感
2015/06/18 职场文书
小学班级口号大全
2015/12/25 职场文书
机关干部作风整顿心得体会
2016/01/22 职场文书