单向链表 用Python 进行描述

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，用来存储数据，一个是链接域，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。

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• 表元素elem 用来存放数据
• 链接域next用来存放下一个节点的位置（python 中的标识）
• 变量p指向链表的头节点的位置，从p出发能到链表的任意节点。

节点实现：

class Node(object):
    def __init__(self,elem):
        self.elem = elem
        self.next = None

单链表的操作：

• is_empty()链表是否为空
• length() 链表长度
• trave() 遍历整个链表
• add(item) 在链表头部添加元素
• append(item) 在链表尾部添加元素
• insert(pos, item) 在链表pos位置添加元素
• remove(item) 删除元素
• search(item) 查找元素

单链表的实现

class SingleLinkList(object):
    def __init__():
        self.__head = None
    def is_empty(self):
        return self.__head == None
    def length(self):
        cur = self.__head
        count = 0
        while cur != None:
            count += 1
            cur = cur.next
        return count
    def travel():
        cur = self.__head
        while cur != None:
            print(cur.elem,end = " ")
            cur = cur.next

头部添加元素

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def add(item):
    node = Node(item):
    node.next = self.__head
    self.__head = node 

尾部添加元素

def append(item)
    node = Node(item)
    cur = self.__head
    if self.is__empty():
        self.__head = node
    else:
        while cur != None:
            cur = cur.next
        cur.next = node

指定位置添加元素

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def insert(self, pos, item):
    if pos <= 0:
        self.add(item)
    elif pos >= self.length():
        self.append(item)
    else:
        node = Node(item)
        pre = self.__head
        count = 0 
        while count < (pos-1):
            count += 1
            pre = pre.next
        node.next = pre.next
        pre.next = node 

删除节点

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def remove(item):
    cur = self.__head
    pre = None
    while cur != None:
        if cur.elem == item:
            if cur == self.__head:       
                self.__head = cur.next
            else:
                pre.next = cur.next
            #当删除之后要结束当前循环
            break
        else:
            pre = cur 
            cur = cur.next
   
def search(item):
    cur = self.__head
    while cur != None:    
        if cur.elem == item:
            return True
        else:
            cur = cur.next
    return False 

链表与顺序表的对比

• 链表失去了顺序表随机读取的优点
• 链表增加了节点的指针域，空间开销比较大
• 链表对存储空间的使用要相对灵活
• 链表的主要耗时工作是遍历，删除和插入操作本身的复杂度是O(1)
• 顺序表查找很快，主要耗时操作是拷贝覆盖，除了目标元素在尾部的特殊情况，顺序表在进行插入和删除时需要对操作点之后的所有元素进行前后以为操作。

链表与顺序表的各种操作复杂度对比：

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