线性表之单向链表(动图解析)

由于这个有点难理解，加入动图形式进行分析。

链表的提出

顺序表的构建需要预先知道数据大小来申请连续的存储空间，而在进行扩充时又需要进行数据的搬迁，所以使用起来并不是很灵活。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。

链表的定义

链表（Linked list）是一种常见的基础数据结构，是一种线性表，但是不像顺序表一样连续存储数据，而是在每一个节点（数据存储单元）里存放下一个节点的位置信息（即地址）。

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。

1. 表元素域elem用来存放具体的数据。
2. 链接域next用来存放下一个节点的位置（python中的标识）
3. 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。
   通过例子理解

节点实现

// An highlighted block
class SingleLinkList(object):
    """单链表的结点"""
    def __init__(self,item=None,node=None):
        self.item = item
        self._head = node
        self.next = None

单链表的操作

下列的操作在链表为空时，都可以成立

判断链表是否为空(is_empty())

因此检测链表是否为空，可以对链表中的值进行None判断。

// An highlighted block
"""判断链表是否为空"""
def is_empty(self):
        return self._head == None

计算链表长度(length())

逐个对元素进行判断，直到None。

// An highlighted block
"""链表长度"""
def length(self):
    cur = self._head  # cur初始时指向头节点
    count = 0
    while cur != None: # 尾节点指向None，当未到达尾部时
        count += 1
        cur = cur.next # 将cur后移一个节点
    return count

遍历整个链表(travel() )

结合上一个图，当游标所指的为None，则遍历结束。

// An highlighted block
    """遍历链表"""
    def travel(self):
        cur = self._head
        while cur != None:
            print(cur.item,end="\t")
            cur = cur.next
        print(end="\n")

尾部添加元素(尾插法)

判断最后一个节点的下一个节点是否为None

// An highlighted block
"""尾部添加元素"""
def append(self, item):
    node = SingleNode(item)
    if self.is_empty():   # 先判断链表是否为空，若是空链表，则将_head指向新节点
        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:  #判断下一个节点是否为None
            cur = cur.next
        cur.next = node

头部添加元素(头插法)

首先将待添加元素指向head，防止后续链表的丢失。

// An highlighted block
"""头部添加元素"""
def add(self, item):
    node = SingleNode(item)
    node.next=self._head
    self,_head=node

在指定位置添加节点

判断指定节点的前一个节点，对元素进行添加

// An highlighted block
"""在指定位置添加元素
添加的元素是 (2,50)，则pos=2
"""
def insert(self, pos, item):
  #判断指定位置是进行头部添加还是尾部添加
  if pos <= 0:            
      self.add(item)
  elif pos > (self.length() - 1):
      self.append(item)
  else:
      node = SingleNode(item)
      cur = self._head
      count = 0
      # 通过计数判断是否移动到指定位置的前一个位置
      while count<(pos - 1):
          count+=1
          cur = cur.next
      node.next = cur.next
      cur.next = node

查找节点是否存在

判断cur位置的数据是否是要找的数据

// An highlighted block
    """查找节点是否存在"""
    def search(self, item):
        cur = self._head
        while cur != None:
            if cur.item == item:
                print("True")
                return True
            else:
                cur = cur.next
        print("False")
        return False

删除一个节点

通过cur和pre两个游标寻找指定节点

// An highlighted block
"""删除一个节点"""
def remove(self, item):
# 若链表为空，则直接返回
    cur = self._head
    pre = None
    # 若头节点的元素就是要查找的元素item
    while cur!= None:
        if cur.item==item:
            #先判断此节点是否为头结点
            if cur==self._head:
                self._head=cur.next
            else:
                pre.next=cur.next
            break
        else:
            pre=cur
            cur=cur.next

程序运行

// An highlighted block
if __name__=="__main__":
    a=SingleLinkList()
    print(a.is_empty())
    print(a.length())

    #在尾部增加元素
    a.append(1)
    print(a.is_empty())
    print(a.length())
    a.append(10)
    a.append(56)
    a.append(24)
    a.append(78)
    a.append(4)
    a.travel()
    #在头部增加元素
    a.add(20000)
    a.travel()
    # 在指定位置插入
    a.insert(3,50)
    a.travel()
    print(a.length())
    #删除元素
    a.remove(20000)
    a.travel()
    #查找元素
    a.search(50)
    a.search(10000)
    a.search(30000)

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