用python实现单向链表

单向链表

单向链表也叫单链表，是链表中最简单的一种形式，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。

• 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。

 

节点的实现

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

测试

# 创建两个节点
s1 = SingleNode(10)
s2 = SingleNode(12)
# 将节点2绑定到节点1的next属性上
s1.next = s2
print('s1:', s1.item)  # s1: 10
print('s2:', s1.next.item)  # s2: 12

单链表的操作

• is_empty() 链表是否为空
• length() 链表长度
• travel() 遍历整个链表
• add(item) 链表头部添加元素
• append(item) 链表尾部添加元素
• insert(pos, item) 指定位置添加元素
• remove(item) 删除节点
• search(item) 查找节点是否存在

单链表的实现

class SingleLinkList(object):
    """单链表"""
    def __init__(self):
        self.head = None

    def is_empty(self):
        """判断链表是否为空"""
        return self.head is None

    def length(self):
        """计算链表长度"""
        # cur初始时指向头节点
        cur = self.head
        count = 0
        # cur指向None，说明到达了尾节点
        while cur is not None:
            count += 1
            cur = cur.next
        return count

遍历链表

def travel(self):
   """遍历链表"""
   cur = self.head
   while cur is not None:
       print(cur.item)
       cur = cur.next

头部添加元素

 def add(self, item):
    """头部添加元素"""
    # 创建一个保存item值的节点
    node = SingleNode(item)
    # 将新节点的链接域指向头节点
    node.next = self.head
    # 将链表的头head指向新节点
    self.head = node

尾部追加元素

def append(self, item):
    """尾部追加元素"""
    # 创建一个保存item值的节点
    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
        # 遍历链表，找到最后一个节点
        while cur.next is not None:
            cur = cur.next
        cur.next = node

在指定位置添加元素

def insert(self, pos, item):
    """在指定位置添加元素"""
    # 如果指定位置pos在第一个元素之前，则执行头部插入
    if pos <= 0:
        self.add(item)
    # 如果指定元素超过链表尾部，则执行尾部插入
    elif pos > (self.length()-1):
        self.append(item)
    # 中间位置插入
    else:
        node = SingleNode(item)
        # pre_node用来指向指定位置pos的前一个节点pos-1，从头节点开始移动到指定位置
        pre_node = self.head
        num = 0
        while num < pos - 1:
            num += 1
            pre_node = pre_node.next
        # 把新节点的链接域指向插入的下一个节点
        node.next = pre_node.next
        # 把插入的前一个节点的链接域指向新节点
        pre_node.next = node

删除元素

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:
                # 将删除位置的前一个节点的next指向删除位置的后一个节点
                pre.next = cur.next
            return
        else:
            # 继续按链表后移节点
            pre = cur
            cur = cur.next
    else:
        raise ValueError('Can not find the item!')

查找节点是否存在

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

测试

if __name__ == '__main__':
    lst1 = SingleLinkList()
    lst1.append(1)
    lst1.append('a')
    lst1.add(0)
    lst1.insert(2, 'h')
    print('length:', lst1.length())  # length: 4
    lst1.travel()  # 0 1 h a
    lst1.remove(1)
    lst1.remove('h')
    print('length:', lst1.length())  # 2
    lst1.travel()   # 0 a
    print(lst1.is_empty())  # False