8.单向链表SingleLinkList

目录:
1.单向链表的定义
2.单向链表的图解
3.单向链表定义操作
4.单向链表的实现

1.单向链表的定义

1.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）
2.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，这个链接指向链表种的下一个节点，而
  最后一个节点的链接域则指向一个空值。

2.单向链表的图解

单向链表.jpg
图解：
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.head指向链表的头节点（首节点）的位置，从head出发能找到表中的任意节点。

3.单向链表定义操作

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

4.单向链表的实现

4.1 结点的实现

class SingleNode(object):
    """单链表的结点"""
    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

4.2 单向链表的实现

链表初始化：

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

插入元素：

# 头插法
    def add(self, item):
        """头部添加元素"""
        # 先创建一个保存item值的节点
        node = SingleNode(item)
        # 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

# 尾插法
    def append(self, item):
        """尾部添加元素"""
        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
            while cur.next != None:
                cur = cur.next
            cur.next = node

# 任意位置插入
    def insert(self, pos, item):
        """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(item)
        # 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(item)
        # 找到指定位置
        else:
            node = SingleNode(item)
            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

链表元素的遍历：

# 判断链表是否为空
    def is_empty(self):
        return self._head == None

#返回链表长度
    def length(self):
        # 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

#遍历整个链表
    def travel(self):
        cur = self._head
        while cur != None:
            print(cur.item,end=' ')
            cur = cur.next
        print('')

结点删除和查找

#删除结点
    def remove(self,item):
        cur = self._head
        pre = None
        while cur != 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

#结点查找，返回bool值
    def search(self,item):
        cur = self._head
        while cur != None:
            if cur.item == item:
                return True
            cur = cur.next
        return False

4.3测试

if __name__ == "__main__":
    ll = SingleLinkList()
    print(ll.is_empty())
    ll.add(1)
    print(ll.is_empty())
    ll.travel()
    ll.add(2)
    ll.append(3)
    print(ll.is_empty())
    ll.travel()
    ll.insert(2, 4)
    ll.travel()
    print("length:{}".format(ll.length()))
    print(ll.search(3))
    print(ll.search(5))
    ll.remove(1)
    print("length:{}".format(ll.length()))
    ll.travel()

# 运行结果
True
False
1 
False
2 1 3 
2 1 4 3 
length:4
True
False
length:3
2 4 3