為什么需要鏈表

順序表的構(gòu)建需要預(yù)先知道數(shù)據(jù)大小來(lái)申請(qǐng)連續(xù)的存儲(chǔ)空間，而在進(jìn)行擴(kuò)充時(shí)又需要進(jìn)行數(shù)據(jù)的搬遷，所以使用起來(lái)并不是很靈活。

鏈表結(jié)構(gòu)可以充分利用計(jì)算機(jī)內(nèi)存空間，實(shí)現(xiàn)靈活的內(nèi)存動(dòng)態(tài)管理。

鏈表的定義

鏈表（Linked list）是一種常見(jiàn)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，是一種線性表，但是不像順序表一樣連續(xù)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，而是在每一個(gè)節(jié)點(diǎn)（數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元）里存放下一個(gè)節(jié)點(diǎn)的位置信息（即地址）。

單向鏈表

單向鏈表也叫單鏈表，是鏈表中最簡(jiǎn)單的一種形式，它的每個(gè)節(jié)點(diǎn)包含兩個(gè)域，一個(gè)信息域（元素域）和一個(gè)鏈接域。這個(gè)鏈接指向鏈表中的下一個(gè)節(jié)點(diǎn)，而最后一個(gè)節(jié)點(diǎn)的鏈接域則指向一個(gè)空值。

• 表元素域elem用來(lái)存放具體的數(shù)據(jù)。
• 鏈接域next用來(lái)存放下一個(gè)節(jié)點(diǎn)的位置（python中的標(biāo)識(shí)）
• 變量p指向鏈表的頭節(jié)點(diǎn)（首節(jié)點(diǎn)）的位置，從p出發(fā)能找到表中的任意節(jié)點(diǎn)。

節(jié)點(diǎn)實(shí)現(xiàn)

class SingleNode(object):"""單鏈表的結(jié)點(diǎn)"""def __init__(self,item):# _item存放數(shù)據(jù)元素self.item = item# _next是下一個(gè)節(jié)點(diǎn)的標(biāo)識(shí)self.next = None

單鏈表的操作

• is_empty() 鏈表是否為空
• length() 鏈表長(zhǎng)度
• travel() 遍歷整個(gè)鏈表
• add(item) 鏈表頭部添加元素
• append(item) 鏈表尾部添加元素
• insert(pos, item) 指定位置添加元素
• remove(item) 刪除節(jié)點(diǎn)
• search(item) 查找節(jié)點(diǎn)是否存在

單鏈表的實(shí)現(xiàn)

class SingleLinkList(object):"""單鏈表"""def __init__(self):self._head = Nonedef is_empty(self):"""判斷鏈表是否為空"""return self._head == Nonedef length(self):"""鏈表長(zhǎng)度"""# cur初始時(shí)指向頭節(jié)點(diǎn)cur = self._headcount = 0# 尾節(jié)點(diǎn)指向None，當(dāng)未到達(dá)尾部時(shí)while cur != None:count += 1# 將cur后移一個(gè)節(jié)點(diǎn)cur = cur.nextreturn countdef travel(self):"""遍歷鏈表"""cur = self._headwhile cur != None:print cur.item,cur = cur.nextprint ""

頭部添加元素

def add(self, item):"""頭部添加元素"""# 先創(chuàng)建一個(gè)保存item值的節(jié)點(diǎn)node = SingleNode(item)# 將新節(jié)點(diǎn)的鏈接域next指向頭節(jié)點(diǎn)，即_head指向的位置node.next = self._head# 將鏈表的頭_head指向新節(jié)點(diǎn)self._head = node　

尾部添加元素

def append(self, item):"""尾部添加元素"""node = SingleNode(item)# 先判斷鏈表是否為空，若是空鏈表，則將_head指向新節(jié)點(diǎn)if self.is_empty():self._head = node# 若不為空，則找到尾部，將尾節(jié)點(diǎn)的next指向新節(jié)點(diǎn)else:cur = self._headwhile cur.next != None:cur = cur.nextcur.next = node

指定位置添加元素

def insert(self, pos, item):"""指定位置添加元素"""# 若指定位置pos為第一個(gè)元素之前，則執(zhí)行頭部插入if pos <= 0:self.add(item)# 若指定位置超過(guò)鏈表尾部，則執(zhí)行尾部插入elif pos > (self.length()-1):self.append(item)# 找到指定位置else:node = SingleNode(item)count = 0# pre用來(lái)指向指定位置pos的前一個(gè)位置pos-1，初始從頭節(jié)點(diǎn)開(kāi)始移動(dòng)到指定位置pre = self._headwhile count < (pos-1):count += 1pre = pre.next# 先將新節(jié)點(diǎn)node的next指向插入位置的節(jié)點(diǎn)node.next = pre.next# 將插入位置的前一個(gè)節(jié)點(diǎn)的next指向新節(jié)點(diǎn)pre.next = node

刪除節(jié)點(diǎn)

def remove(self,item):"""刪除節(jié)點(diǎn)"""cur = self._headpre = Nonewhile cur != None:# 找到了指定元素if cur.item == item:# 如果第一個(gè)就是刪除的節(jié)點(diǎn)if not pre:# 將頭指針指向頭節(jié)點(diǎn)的后一個(gè)節(jié)點(diǎn)self._head = cur.nextelse:# 將刪除位置前一個(gè)節(jié)點(diǎn)的next指向刪除位置的后一個(gè)節(jié)點(diǎn)pre.next = cur.nextbreakelse:# 繼續(xù)按鏈表后移節(jié)點(diǎn)pre = curcur = cur.next

查找節(jié)點(diǎn)是否存在

def search(self,item):"""鏈表查找節(jié)點(diǎn)是否存在，并返回True或者False"""cur = self._headwhile cur != None:if cur.item == item:return Truecur = cur.nextreturn False

測(cè)試

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()

鏈表與順序表的對(duì)比

鏈表失去了順序表隨機(jī)讀取的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)鏈表由于增加了結(jié)點(diǎn)的指針域，空間開(kāi)銷(xiāo)比較大，但對(duì)存儲(chǔ)空間的使用要相對(duì)靈活。

鏈表與順序表的各種操作復(fù)雜度如下所示：

注意雖然表面看起來(lái)復(fù)雜度都是 O(n)，但是鏈表和順序表在插入和刪除時(shí)進(jìn)行的是完全不同的操作。鏈表的主要耗時(shí)操作是遍歷查找，刪除和插入操作本身的復(fù)雜度是O(1)。順序表查找很快，主要耗時(shí)的操作是拷貝覆蓋。因?yàn)槌四繕?biāo)元素在尾部的特殊情況，順序表進(jìn)行插入和刪除時(shí)需要對(duì)操作點(diǎn)之后的所有元素進(jìn)行前后移位操作，只能通過(guò)拷貝和覆蓋的方法進(jìn)行。

單向循環(huán)鏈表

單鏈表的一個(gè)變形是單向循環(huán)鏈表，鏈表中最后一個(gè)節(jié)點(diǎn)的next域不再為None，而是指向鏈表的頭節(jié)點(diǎn)。

操作

• is_empty() 判斷鏈表是否為空
• length() 返回鏈表的長(zhǎng)度
• travel() 遍歷
• add(item) 在頭部添加一個(gè)節(jié)點(diǎn)
• append(item) 在尾部添加一個(gè)節(jié)點(diǎn)
• insert(pos, item) 在指定位置pos添加節(jié)點(diǎn)
• remove(item) 刪除一個(gè)節(jié)點(diǎn)
• search(item) 查找節(jié)點(diǎn)是否存在

實(shí)現(xiàn)

class Node(object):"""節(jié)點(diǎn)"""def __init__(self, item):self.item = itemself.next = Noneclass SinCycLinkedlist(object):"""單向循環(huán)鏈表"""def __init__(self):self._head = Nonedef is_empty(self):"""判斷鏈表是否為空"""return self._head == Nonedef length(self):"""返回鏈表的長(zhǎng)度"""# 如果鏈表為空，返回長(zhǎng)度0if self.is_empty():return 0count = 1cur = self._headwhile cur.next != self._head:count += 1cur = cur.nextreturn countdef travel(self):"""遍歷鏈表"""if self.is_empty():returncur = self._headprint cur.item,while cur.next != self._head:cur = cur.nextprint cur.item,print ""def add(self, item):"""頭部添加節(jié)點(diǎn)"""node = Node(item)if self.is_empty():self._head = nodenode.next = self._headelse:#添加的節(jié)點(diǎn)指向_headnode.next = self._head# 移到鏈表尾部，將尾部節(jié)點(diǎn)的next指向nodecur = self._headwhile cur.next != self._head:cur = cur.nextcur.next = node#_head指向添加node的self._head = nodedef append(self, item):"""尾部添加節(jié)點(diǎn)"""node = Node(item)if self.is_empty():self._head = nodenode.next = self._headelse:# 移到鏈表尾部cur = self._headwhile cur.next != self._head:cur = cur.next# 將尾節(jié)點(diǎn)指向nodecur.next = node# 將node指向頭節(jié)點(diǎn)_headnode.next = self._headdef insert(self, pos, item):"""在指定位置添加節(jié)點(diǎn)"""if pos <= 0:self.add(item)elif pos > (self.length()-1):self.append(item)else:node = Node(item)cur = self._headcount = 0# 移動(dòng)到指定位置的前一個(gè)位置while count < (pos-1):count += 1cur = cur.nextnode.next = cur.nextcur.next = nodedef remove(self, item):"""刪除一個(gè)節(jié)點(diǎn)"""# 若鏈表為空，則直接返回if self.is_empty():return# 將cur指向頭節(jié)點(diǎn)cur = self._headpre = None# 若頭節(jié)點(diǎn)的元素就是要查找的元素itemif cur.item == item:# 如果鏈表不止一個(gè)節(jié)點(diǎn)if cur.next != self._head:# 先找到尾節(jié)點(diǎn)，將尾節(jié)點(diǎn)的next指向第二個(gè)節(jié)點(diǎn)while cur.next != self._head:cur = cur.next# cur指向了尾節(jié)點(diǎn)cur.next = self._head.nextself._head = self._head.nextelse:# 鏈表只有一個(gè)節(jié)點(diǎn)self._head = Noneelse:pre = self._head# 第一個(gè)節(jié)點(diǎn)不是要?jiǎng)h除的while cur.next != self._head:# 找到了要?jiǎng)h除的元素if cur.item == item:# 刪除pre.next = cur.nextreturnelse:pre = curcur = cur.next# cur 指向尾節(jié)點(diǎn)if cur.item == item:# 尾部刪除pre.next = cur.nextdef search(self, item):"""查找節(jié)點(diǎn)是否存在"""if self.is_empty():return Falsecur = self._headif cur.item == item:return Truewhile cur.next != self._head:cur = cur.nextif cur.item == item:return Truereturn Falseif __name__ == "__main__":ll = SinCycLinkedlist()ll.add(1)ll.add(2)ll.append(3)ll.insert(2, 4)ll.insert(4, 5)ll.insert(0, 6)print "length:",ll.length()ll.travel()print ll.search(3)print ll.search(7)ll.remove(1)print "length:",ll.length()ll.travel()

雙向鏈表

一種更復(fù)雜的鏈表是“雙向鏈表”或“雙面鏈表”。每個(gè)節(jié)點(diǎn)有兩個(gè)鏈接：一個(gè)指向前一個(gè)節(jié)點(diǎn)，當(dāng)此節(jié)點(diǎn)為第一個(gè)節(jié)點(diǎn)時(shí)，指向空值；而另一個(gè)指向下一個(gè)節(jié)點(diǎn)，當(dāng)此節(jié)點(diǎn)為最后一個(gè)節(jié)點(diǎn)時(shí)，指向空值。

操作

• is_empty() 鏈表是否為空
• length() 鏈表長(zhǎng)度
• travel() 遍歷鏈表
• add(item) 鏈表頭部添加
• append(item) 鏈表尾部添加
• insert(pos, item) 指定位置添加
• remove(item) 刪除節(jié)點(diǎn)
• search(item) 查找節(jié)點(diǎn)是否存在

實(shí)現(xiàn)

class Node(object):"""雙向鏈表節(jié)點(diǎn)"""def __init__(self, item):self.item = itemself.next = Noneself.prev = Noneclass DLinkList(object):"""雙向鏈表"""def __init__(self):self._head = Nonedef is_empty(self):"""判斷鏈表是否為空"""return self._head == Nonedef length(self):"""返回鏈表的長(zhǎng)度"""cur = self._headcount = 0while cur != None:count += 1cur = cur.nextreturn countdef travel(self):"""遍歷鏈表"""cur = self._headwhile cur != None:print cur.item,cur = cur.nextprint ""def add(self, item):"""頭部插入元素"""node = Node(item)if self.is_empty():# 如果是空鏈表，將_head指向nodeself._head = nodeelse:# 將node的next指向_head的頭節(jié)點(diǎn)node.next = self._head# 將_head的頭節(jié)點(diǎn)的prev指向nodeself._head.prev = node# 將_head 指向nodeself._head = nodedef append(self, item):"""尾部插入元素"""node = Node(item)if self.is_empty():# 如果是空鏈表，將_head指向nodeself._head = nodeelse:# 移動(dòng)到鏈表尾部cur = self._headwhile cur.next != None:cur = cur.next# 將尾節(jié)點(diǎn)cur的next指向nodecur.next = node# 將node的prev指向curnode.prev = curdef search(self, item):"""查找元素是否存在"""cur = self._headwhile cur != None:if cur.item == item:return Truecur = cur.nextreturn False

指定位置插入節(jié)點(diǎn)

def insert(self, pos, item):"""在指定位置添加節(jié)點(diǎn)"""if pos <= 0:self.add(item)elif pos > (self.length()-1):self.append(item)else:node = Node(item)cur = self._headcount = 0# 移動(dòng)到指定位置的前一個(gè)位置while count < (pos-1):count += 1cur = cur.next# 將node的prev指向curnode.prev = cur# 將node的next指向cur的下一個(gè)節(jié)點(diǎn)node.next = cur.next# 將cur的下一個(gè)節(jié)點(diǎn)的prev指向nodecur.next.prev = node# 將cur的next指向nodecur.next = node

刪除元素

def remove(self, item):"""刪除元素"""if self.is_empty():returnelse:cur = self._headif cur.item == item:# 如果首節(jié)點(diǎn)的元素即是要?jiǎng)h除的元素if cur.next == None:# 如果鏈表只有這一個(gè)節(jié)點(diǎn)self._head = Noneelse:# 將第二個(gè)節(jié)點(diǎn)的prev設(shè)置為Nonecur.next.prev = None# 將_head指向第二個(gè)節(jié)點(diǎn)self._head = cur.nextreturnwhile cur != None:if cur.item == item:# 將cur的前一個(gè)節(jié)點(diǎn)的next指向cur的后一個(gè)節(jié)點(diǎn)cur.prev.next = cur.next# 將cur的后一個(gè)節(jié)點(diǎn)的prev指向cur的前一個(gè)節(jié)點(diǎn)cur.next.prev = cur.prevbreakcur = cur.next

測(cè)試

if __name__ == "__main__":ll = DLinkList()ll.add(1)ll.add(2)ll.append(3)ll.insert(2, 4)ll.insert(4, 5)ll.insert(0, 6)print "length:",ll.length()ll.travel()print ll.search(3)print ll.search(4)ll.remove(1)print "length:",ll.length()ll.travel()

轉(zhuǎn)載于:https://www.cnblogs.com/yzls/articles/9551783.html

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的⊰第三篇⊱ 链表的全部?jī)?nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問(wèn)題。

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