什么是链表
顺序表的储存分为一体式结构和分离式结构，但总的来说存储数据的内存是一块连续的单元，每次申请前都要预估所需要的内存空间大小。这样就不能随意的增加我们需要的数据了。链接就是为了解决这个问题。它的数据存储方式是每插入一个数据，就在内存中申请一块存储空间来保存，那么新增加的数据如何和之前的数据保持关联呢？解决方法就是在原来的数据内存里保存新增加的数据的内存地址，这样就相当于用“一根线”把它们都串了起来，因此每次新插入一个数据，就要在内存中申请两个连续的空间，一个用来储存数据，一个用来储存下一个数据的地址。寻址方式就是从第一个数据开始依次往下寻找。
（ps:图画的有点丑2333）
另外，链表和顺序表统称为线性表。
同时，我们需要一个内存空间，用来保存链表第一个数据的地址，因此，完整的结构应该是
了解是链表的概念后，我们就要想办法来实现它，那么，用什么方式实现呢？
我们知道，链表的实现需要把数据以及所支持的结构放到一起形成一个整体，这样才构成链表。这时就要用到面向对象中类的概念了。但因为链表其中还保存数据地址这个功能，我们就先要来学习先python中有关变量地址的一点知识。
首先，我们知道，在其他语言，类似C语言中，表示地址用的是指针，但在python中根本没有指针这个类型，那我们要如何操作跟地址有关的概念呢？其实，python中定义变量和C语言是不一样的，在C语言中定义一个变量前需要声明变量的类型，例如：int c = 1。这样就相当于在内存中划出一块地方用来存放整数1。但在python中，为什么我们可以不用声明变量的类型就可以定义变量了呢？这是因为我们定义的那个变量保存的不是我们想要赋予变量的值，而是存放该值的内存地址，举个例子，如图：
定义a = 10 b = 20，那么在内存中的存储方式为
当进行交换后，a, b = b, a，此时：
因此保存变量的的那块内存中的值根本没有变化，变化的是a和b中所指向的内存地址。
把这种思想用到我们要实现的类中来，也就是类中存在两个内存，一个存放数据，一个存放下个节点的地址。当实例化一个对象后，elem保存数据的值，而next保存下一个对象的地址。如图：
代码实现
# coding:utf-8 class SingleNode(object): """单链表的结点""" 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""" def __init__(self, node=None): self.__head = node def is_empty(self): """判断链表是否为空""" return self.__head == None def length(self): """链表长度""" # cur初始时指向头节点 cur = self.__head count = 0 # 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): """遍历链表""" cur = self.__head while cur != None: print(cur.elem, end=" ") cur = cur.next def add(self, elem): """头部添加元素""" # 先创建一个保存item值的节点 node = SingleNode(elem) # 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 def append(self, elem): """尾部添加元素""" node = SingleNode(elem) # 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 != None: cur = cur.next cur.next = node def insert(self, pos, elem): """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 pos <= 0: self.add(elem) # 若指定位置超过链表尾部，则执行尾部插入 elif pos > (self.length() - 1): self.append(elem) # 找到指定位置 else: node = SingleNode(elem) 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 < (pos - 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 def remove(self, elem): """删除节点""" cur = self.__head pre = None while cur != None: # 找到了指定元素 if cur.elem == elem: # 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 else: # 继续按链表后移节点 pre = cur cur = cur.next def search(self, elem): """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 == elem: return True cur = cur.next return False # 测试 if __name__ == "__main__": ll = SingleLinkList() ll.add(1) ll.add(2) ll.append(3) ll.insert(2, 4) print("length:",ll.length()) ll.travel() print(ll.search(3)) print(ll.search(5)) ll.remove(1) print("length:",ll.length()) ll.travel()
双向链表
# coding:utf-8 class Node(object): """节点""" def __init__(self, elem): self.elem = elem self.prev = None self.next = None class DoubleLinkList(object): """单链表""" def __init__(self, node=None): self.__head = node def is_empty(self): """判断链表是否为空""" return self.__head == None def length(self): """链表长度""" # cur初始时指向头节点 cur = self.__head count = 0 # 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): """遍历链表""" cur = self.__head while cur != None: print(cur.elem, end=" ") cur = cur.next def add(self, elem): """头部添加元素""" # 先创建一个保存item值的节点 node = Node(elem) # 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 self.__head.prev = node def append(self, elem): """尾部添加元素""" node = Node(elem) # 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 != None: cur = cur.next cur.next = node node.prev = cur def insert(self, pos, elem): """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 pos <= 0: self.add(elem) # 若指定位置超过链表尾部，则执行尾部插入 elif pos > (self.length() - 1): self.append(elem) # 找到指定位置 else: cur = self.__head count = 0 while count < pos: count += 1 cur = cur.next node = Node(elem) node.next = cur node.prev = cur.prev cur.prev.next = node # cur.prev = node cur.prev = node # cur.prev.next = node def remove(self, elem): """删除节点""" cur = self.__head while cur != None: # 找到了指定元素 if cur.elem == elem: # 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 if cur.next: # 判断链表是不是只有一个结点 cur.next.prev = None 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 cur.prev.next = cur.next if cur.next: # 判断该结点是不是链表最后一个 cur.next.prev = cur.prev break else: # 继续按链表后移节点 cur = cur.next def search(self, elem): """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 == elem: return True cur = cur.next return False # 测试 if __name__ == "__main__": d = DoubleLinkList() d.add(1) d.add(2) d.append(3) d.insert(2, 4) print("length:",d.length()) d.travel() print(d.search(3)) print(d.search(5)) d.remove(2) print("length:",d.length()) d.travel()