Python数据结构与算法之链表定义与用法实例详解【单链表、循环链表】

2019-11-25 15:49:25

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本文实例讲述了Python数据结构与算法之链表定义与用法。分享给大家供大家参考，具体如下：

本文将为大家讲解：

（1）从链表节点的定义开始，以类的方式，面向对象的思想进行链表的设计

（2）链表类插入和删除等成员函数实现时需要考虑的边界条件，
prepend（头部插入）、pop（头部删除）、append（尾部插入）、pop_last（尾部删除）

2.1 插入：

空链表
链表长度为1
插入到末尾

2.2 删除

空链表
链表长度为1
删除末尾元素

（3）从单链表到单链表的一众变体：

带尾节点的单链表
循环单链表
双链表

1. 链表节点的定义

class LNode: def __init__(self, elem, next_=None):  self.elem = elem  self.next = next_

2. 单链表的实现

重点理解插入、删除的实现及其需要考虑的边界条件：

class LinkedListUnderflow(ValueError): passclass LList: def __init__(self):  self._head = None def is_empty(self):  return self._head is None def prepend(self, elem):  self._head = LNode(elem, self._head) def pop(self):  if self._head is None:   raise LinkedListUnderflow('in pop')  e = self._head.elem  self._head = self._head.next  return e def append(self, elem):  if self._head is None:   self._head = LNode(elem)   return  p = self._head  while p.next is not None:   p = p.next  p.next = LNode(elem) def pop_last(self):  if self._head is None:   raise LinkedListUnderflow('in pop_last')  p = self._head  if p.next is None:   e = p.elem   self._head = None   return e  while p.next.next is not None:   p = p.next  e = p.next.elem  p.next = None  return e

简单总结：

（0）能够访问 p.next.next 的前提是 p.next 不为空；
（1）尾部插入，如果链表不为空，需且仅需改变的是尾部节点的指针；
（2）尾部删除，如果链表长度不为空，需且仅需改变的是倒数第二个节点的指针。

单链表的简单变形：具有尾部节点的单链表

class LList1(LList): def __init__(self):  LList.__init__(self)  self._rear = None ...

我们仅需重写的是：头部的插入、尾部的插入、尾部的删除

def prepend(self, elem): if self._head is None:  self._head = LNode(elem)  self._rear = self._head else:  self._head = LNode(elem, self._head)def append(self, elem): if self._head is None:  self._head = LNode(elem)  self._rear = self._head else:  self._rear.next = LNode(elem)  self._rear = self._rear.nextdef pop_last(self): if self._head is None:  raise LinkedListUnderflow('in pop_last') p = self._head if p.next is None:  e = p.elem  self._head = None  return e while p.next.next is not None:  p = p.next e = p.next.elem self._rear = p p.next = None return e

单链表的变体：循环单链表

class LCList: def __init__(self):  self._rear = None def prepend(self, elem):  if self._rear is None:   self._rear = LNode(elem)   self._rear.next = self._rear  else:   self._rear.next = LNode(elem, self._rear.next) def append(self, elem):  self.prepend(elem)  self_rear = self._rear.next def pop(self):  if self._rear is None:   raise LinkedListUnderflow('in pop')  p = self._rear.next  if p is None:   self._rear = None  else:   self._rear.next = p.next  return p.elem def printall(self):  if self._rear is None:   raise ...  p = self._rear.next  while True:   print(p.elem)   if p is self._rear:    break   p = p.next

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希望本文所述对大家Python程序设计有所帮助。

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