链表概念以及单向链表操作

1.链表

顺序表储存时会申请连续的储存空间，若要修改数据时，需要进行整体的数据搬迁，较为麻烦。而链表能够灵活运用计算机的内存空间，较为灵活。

链表的定义

链表是一种常见的数据结构，是一种线性表，储存时一个节点有两个域，一个域为信息域，另一个域为链接域，信息域储存数据信息，链接域储存下一个数据信息的地址。

2.单向链表

单向链表又称为单链表，是链表中最简单的一种形式，包含一个头节点，n个节点，且最后一个节点的链接域指向空值。

 3.单向链表封装操作

class Node(object):def __init__(self,elem):self.elem = elemself.next = None
class SingleLinkList(object):def __init__(self,node = None):self.__head = nodedef is_empty(self):return(self.__head == None)def length(self):# cur 游标 用来移动遍历节点cur = self.__head# count 计数count = 0while cur != None:count += 1cur = cur.nextreturn countdef travel(self):cur = self.__headwhile cur != None:print(cur.elem,end=' ')cur = cur.nextdef add(self,item):node = Node(item)node.next = self.__headself.__head = nodedef append(self,item):node = Node(item)if self.is_empty():self.__head = nodeelse:cur = self.__headwhile cur.next != None:cur = cur.nextcur.next = nodedef insert(self,pos,item):''':param pos: 从0开始:param item::return:'''if pos < 0:self.add(item)elif pos > (self.length()-1):self.append(item)else:pre = self.__headcount = 0while count < (pos-1):pre = pre.nextcount += 1#循环退出后 pre指向pos-1的位置else:node = Node(item)node.next = pre.nextpre.next = nodedef remove(self,item):#pre和cur 两个游标差一个位置pre = Nonecur = self.__headwhile cur != None:if cur.elem == item:#先判断当前节点是否为头节点#如果是头节点if cur == self.__head:self.__head = cur.nextelse:pre.next = cur.nextbreakelse:pre = curcur = cur.nextdef search(self,item):cur = self.__headwhile cur != None:if cur.elem == item:return Trueelse:cur = cur.nextreturn False

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详解

节点的导入 

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

头节点定义 一般指向空 

class SingleLinkList(object):def __init__(self,node = None):self.__head = node

判断是否为空的函数定义

def is_empty(self):return(self.__head == None)#直接判断头节点是否指向空即可

判断链表长度的函数定义

def length(self):# cur 游标 用来移动遍历节点 从0开始cur = self.__head# count 计数count = 0while cur != None: #这个地方不是cur.next = None 不然会少计一个数count += 1cur = cur.nextreturn count

遍历链表的函数定义

def travel(self):cur = self.__head #游标指向头节点while cur != None:#当游标不为空时 一直向下遍历并打印print(cur.elem,end=' ')cur = cur.next

头部添加元素的函数定义

def add(self,item):node = Node(item) #将新的元素定义成链表的数据结构node.next = self.__head #将新节点的链接域指向头节点self.__head = node #新的头节点定义为新的元素

尾部添加元素的函数定义

def append(self,item):node = Node(item) #将新的元素定义为链表结构if self.is_empty(): #如果链表为空 头节点即时新的节点self.__head = nodeelse:cur = self.__head #当下一个链接域不指向为空 游标从0开始往下走while cur.next != None:cur = cur.nextcur.next = node #当游标走到最后一个元素时 元素的链接域指向新的节点

 指定位置添加元素的函数定义

def insert(self,pos,item):''':param pos: 从0开始走 查找位置'''if pos < 0: #如果输入的位置小于零 判断为在头节点之前 插入元素 即为头部位置添加元素self.add(item)elif pos > (self.length()-1):#如果输入位置为最后一个元素的位置 判断为在尾部位置添加元素self.append(item)else: #找到指定位置的前一个位置 让pre的链接域指向新的节点pre = self.__headcount = 0while count < (pos-1):#找到指定位置的前一个节点pre = pre.nextcount += 1#循环退出后 pre指向pos-1的位置node = Node(item) #导入新的节点node.next = pre.next #新节点的链接域指向前一个节点的链接域pre.next = node

删除节点的函数定义

不是删除某个节点的操作 只是改变一个节点的链接域指向

def remove(self,item):#pre和cur 两个游标差一个位置 也可以只写pre游标 最后令pre.next = pre.next.nextpre = Nonecur = self.__headwhile cur != None:if cur.elem == item:#先判断当前节点是否为头节点#如果是头节点if cur == self.__head:self.__head = cur.nextelse:pre.next = cur.nextbreakelse:# 遍历pre = curcur = cur.next

 查找节点是否存在的函数定义

def search(self,item):cur = self.__headwhile cur != None:if cur.elem == item:return Trueelse:cur = cur.nextreturn False

4.链表和顺序表操作时间复杂度的对比

操作	链表	顺序表
访问元素	O(n)	O(1)
在头部插入/删除	O(1)	O(n)
在尾部插入/删除	O(n)	O(1)
在中间插入/删除	O(n)	O(n)

访问元素 顺序表只需要访问对应的物理地址 而链表需要一个一个遍历

在头部数据操作上 链表只需要改变两个节点的链接域 而顺序表需要进行数据的搬迁

在尾部数据操作上 顺序表只需要找到对应的物质地址并添加元素 而链表需要遍历到最后一个cur.next = None时 再添加进新节点的链接域

在中间数据操作上 时间复杂度均为O(n) 但链表的O(n)是节点遍历造成的 而顺序表的O(n)是由于数据搬迁造成的