python數據結構之鏈表詳解

數據結構是計算機科學必須掌握的一門學問，之前很多的教材都是用C語言實現鏈表，因為c有指針，可以很方便的控制內存，很方便就實現鏈表，其他的語言，則沒那么方便，有很多都是用模擬鏈表，不過這次，我不是用模擬鏈表來實現，因為python是動態語言，可以直接把對象賦值給新的變量。

好了，在說我用python實現前，先簡單說說鏈表吧。在我們存儲一大波數據時，我們很多時候是使用數組，但是當我們執行插入操作的時候就是非常麻煩，看下面的例子，有一堆數據1,2,3,5,6,7我們要在3和5之間插入4,如果用數組，我們會怎么做？當然是將5之后的數據往后退一位，然后再插入4,這樣非常麻煩，但是如果用鏈表，我就直接在3和5之間插入4就行，聽著就很方便。

那么鏈表的結構是怎么樣的呢？顧名思義，鏈表當然像鎖鏈一樣，由一節節節點連在一起，組成一條數據鏈。

鏈表的節點的結構如下：

data為自定義的數據，next為下一個節點的地址。

鏈表的結構為，head保存首位節點的地址：

接下來我們來用python實現鏈表

python實現鏈表

首先，定義節點類Node：

class Node:
  '''
  data: 節點保存的數據
  _next: 保存下一個節點對象
  '''
  def __init__(self, data, pnext=None):
    self.data = data
    self._next = pnext
 
  def __repr__(self):
    '''
    用來定義Node的字符輸出，
    print為輸出data
    '''
    return str(self.data)

然后，定義鏈表類：

鏈表要包括：

屬性：

鏈表頭：head

鏈表長度：length

方法：

判斷是否為空: isEmpty()

def isEmpty(self):
  return (self.length == 0

增加一個節點(在鏈表尾添加): append()    
def append(self, dataOrNode):
  item = None
  if isinstance(dataOrNode, Node):
    item = dataOrNode
  else:
    item = Node(dataOrNode)
 
  if not self.head:
    self.head = item
    self.length += 1
 
  else:
    node = self.head
    while node._next:
      node = node._next
    node._next = item
    self.length += 1

刪除一個節點: delete()    
#刪除一個節點之后記得要把鏈表長度減一
def delete(self, index):
  if self.isEmpty():
    print "this chain table is empty."
    return
 
  if index < 0 or index >= self.length:
    print 'error: out of index'
    return
  #要注意刪除第一個節點的情況
  #如果有空的頭節點就不用這樣
  #但是我不喜歡弄頭節點
  if index == 0:
    self.head = self.head._next
    self.length -= 1
    return
 
  #prev為保存前導節點
  #node為保存當前節點
  #當j與index相等時就
  #相當于找到要刪除的節點
  j = 0
  node = self.head
  prev = self.head
  while node._next and j < index:
    prev = node
    node = node._next
    j += 1
 
  if j == index:
    prev._next = node._next
    self.length -= 1

修改一個節點: update()
def update(self, index, data):
  if self.isEmpty() or index < 0 or index >= self.length:
    print 'error: out of index'
    return
  j = 0
  node = self.head
  while node._next and j < index:
    node = node._next
    j += 1
 
  if j == index:
    node.data = data

查找一個節點: getItem()    
def getItem(self, index):
  if self.isEmpty() or index < 0 or index >= self.length:
    print "error: out of index"
    return
  j = 0
  node = self.head
  while node._next and j < index:
    node = node._next
    j += 1
 
  return node.data

查找一個節點的索引: getIndex()
def getIndex(self, data):
  j = 0
  if self.isEmpty():
    print "this chain table is empty"
    return
  node = self.head
  while node:
    if node.data == data:
      return j
    node = node._next
    j += 1
 
  if j == self.length:
    print "%s not found" % str(data)
    return

插入一個節點: insert()    
def insert(self, index, dataOrNode):
  if self.isEmpty():
    print "this chain tabale is empty"
    return
 
  if index < 0 or index >= self.length:
    print "error: out of index"
    return
 
  item = None
  if isinstance(dataOrNode, Node):
    item = dataOrNode
  else:
    item = Node(dataOrNode)
 
  if index == 0:
    item._next = self.head
    self.head = item
    self.length += 1
    return
 
  j = 0
  node = self.head
  prev = self.head
  while node._next and j < index:
    prev = node
    node = node._next
    j += 1
 
  if j == index:
    item._next = node
    prev._next = item
    self.length += 1

清空鏈表: clear()    
def clear(self):
  self.head = None
  self.length = 0

以上就是鏈表類的要實現的方法。

執行的結果：

接下來是完整代碼：# -*- coding:utf8 -*-
#/usr/bin/env python
 
class Node(object):
 def __init__(self, data, pnext = None):
  self.data = data
  self._next = pnext
 
 def __repr__(self):
  return str(self.data)
 
class ChainTable(object):
 def __init__(self):
  self.head = None
  self.length = 0
 
 def isEmpty(self):
  return (self.length == 0)
 
 def append(self, dataOrNode):
  item = None
  if isinstance(dataOrNode, Node):
   item = dataOrNode
  else:
   item = Node(dataOrNode)
 
  if not self.head:
   self.head = item
   self.length += 1
 
  else:
   node = self.head
   while node._next:
    node = node._next
   node._next = item
   self.length += 1
 
 def delete(self, index):
  if self.isEmpty():
   print "this chain table is empty."
   return
 
  if index < 0 or index >= self.length:
   print 'error: out of index'
   return
 
  if index == 0:
   self.head = self.head._next
   self.length -= 1
   return
 
  j = 0
  node = self.head
  prev = self.head
  while node._next and j < index:
   prev = node
   node = node._next
   j += 1
 
  if j == index:
   prev._next = node._next
   self.length -= 1
 
 def insert(self, index, dataOrNode):
  if self.isEmpty():
   print "this chain tabale is empty"
   return
 
  if index < 0 or index >= self.length:
   print "error: out of index"
   return
 
  item = None
  if isinstance(dataOrNode, Node):
   item = dataOrNode
  else:
   item = Node(dataOrNode)
 
  if index == 0:
   item._next = self.head
   self.head = item
   self.length += 1
   return
 
  j = 0
  node = self.head
  prev = self.head
  while node._next and j < index:
   prev = node
   node = node._next
   j += 1
 
  if j == index:
   item._next = node
   prev._next = item
   self.length += 1
 
 def update(self, index, data):
  if self.isEmpty() or index < 0 or index >= self.length:
   print 'error: out of index'
   return
  j = 0
  node = self.head
  while node._next and j < index:
   node = node._next
   j += 1
 
  if j == index:
   node.data = data
 
 def getItem(self, index):
  if self.isEmpty() or index < 0 or index >= self.length:
   print "error: out of index"
   return
  j = 0
  node = self.head
  while node._next and j < index:
   node = node._next
   j += 1
 
  return node.data
 
 
 def getIndex(self, data):
  j = 0
  if self.isEmpty():
   print "this chain table is empty"
   return
  node = self.head
  while node:
   if node.data == data:
    return j
   node = node._next
   j += 1
 
  if j == self.length:
   print "%s not found" % str(data)
   return
 
 def clear(self):
  self.head = None
  self.length = 0
 
 def __repr__(self):
  if self.isEmpty():
   return "empty chain table"
  node = self.head
  nlist = ''
  while node:
   nlist += str(node.data) + ' '
   node = node._next
  return nlist
 
 def __getitem__(self, ind):
  if self.isEmpty() or ind < 0 or ind >= self.length:
   print "error: out of index"
   return
  return self.getItem(ind)
 
 def __setitem__(self, ind, val):
  if self.isEmpty() or ind < 0 or ind >= self.length:
   print "error: out of index"
   return
  self.update(ind, val)
 
 def __len__(self):
  return self.length
以上就是本文的全部內容，希望對大家的學習有所幫助