单链表及其基本操作
链表是最基本的数据结构，很多高级的数据结构都离不开链表的身影，本文从最基本的链表实现开始，逐步实现对单链表的判空、求长度、遍历、添加、删除等操作。
1.定义链表节点
链表是由一个个数据节点连接而成，首先需要构建数据节点，包含数据元素elem和指向下一节点的next。
1 class Node(object): 2 """首先定义节点类""" 3 def __init__(self, element): # 构建数据节点时，需要传入数据元素element 4 self.elem = element 5 self.next = None # 由于一开始next节点不知道指向什么地方，所以就设置为空
2.初始化单链表
初始化链表时，需要一个对象属性指向头结点。
1 class SingleLinkList(object): 2 """定义单链表类""" 3 def __init__(self, node = None): # 构建链表时，需要传入数据节点node，node默认为None 4 self. __head = node # head是私有属性
3.单链表基本操作
3.1.链表判空
空链表的头一定是指向None的。
1 def is_empty(self): 2 """链表是否为空""" 3 return self.__head is None
3.2.求链表长度
求链表长度就是统计链表节点的个数，可以使用一个游标cur遍历节点，使用一个计数器count记录节点个数。
1 def length(self): 2 """链表长度""" 3 cur = self.__head 4 count = 0 5 while cur is not None: 6 count += 1 7 cur = cur.next 8 return count
3.3.遍历链表
1 def travel(self): 2 """遍历链表""" 3 cur = self.__head 4 while cur is not None: 5 print(cur.elem, end=" ") # end=" "关闭换行功能,print的原型默认是以end="\n"结尾. 6 cur = cur.next 7 print(end="\n")
3.4.往链表头部添加元素
往链表中添加元素就相当远添加数据节点，需要传入节点的数据。
Tips_1：增删链表时，A=B可以被理解为，使A指向B；
Tips_2：增删链表时，需要先保证不破坏原有链表的链接，以保证操作的顺序正确，如需要先node.next = self.__head，再self.__head = node。
1 def add(self, item): 2 """在链表头部添加元素""" 3 node = Node(item) 4 node.next = self.__head 5 self.__head = node
3.5.往链表尾部添加元素
1 def append(self, item): 2 """链表尾部添加元素""" 3 node = Node(item) 4 if self.is_empty(): 5 self.__head = node 6 else: 7 cur = self.__head 8 while cur.next is not None: 9 cur = cur.next 10 cur.next = node
3.6.往链表指定位置添加元素
需要考虑添加位置的边界条件：如果添加的位置是链表头部，可以直接调用add()函数。如果添加的位置是链表尾部，可以直接调用append()函数。
1 def insert(self, pos, item): 2 """在指定位置添加元素""" 3 if pos <= 0: 4 self.add(item) 5 elif pos > self.length()-1: 6 self.append(item) 7 else: 8 node = Node(item) 9 prev = self.__head 10 count = 0 11 while count < (pos-1): 12 count += 1 13 cur = cur.next 14 node.next = cur.next 15 cur.next = node
3.7.删除节点
链表被打断后，需要pre记录断点前的链表部分。
1 def remove(self, item): 2 """删除节点""" 3 cur = self.__head 4 pre = None 5 while cur is not None: 6 if cur.elem == item: 7 if cur == self.__head: # 头节点特殊处理 8 self.__head = cur.next 9 else: 10 pre.next = cur.next 11 break 12 else: 13 pre = cur 14 cur = cur.next
3.8.查找节点
1 def search(self, item): 2 """查找节点是否存在""" 3 cur = self.__head 4 while cur is not None: 5 if cur.elem == item: 6 return True 7 else: 8 cur = cur.next 9 return False
3.9.测试与结果
1 # 测试 2 if __name__ == "__main__": 3 li = SingleLinkList() 4 print(li.is_empty()) # True 5 print(li.length()) # 0 6 7 li.append(1) 8 print(li.is_empty()) # False 9 print(li.length()) # 1 10 11 li.append(2) 12 li.add(8) 13 li.append(3) 14 li.append(4) 15 li.append(5) 16 li.append(6) 17 li.insert(-1, 9) 18 li.insert(2, 100) 19 li.insert(10, 200) 20 li.travel() # 9 8 100 1 2 3 4 5 6 200 21 22 li.remove(100) 23 li.travel() # 9 8 1 2 3 4 5 6 200 24 li.remove(9) 25 li.travel() # 8 1 2 3 4 5 6 200 26 li.remove(200) 27 li.travel() # 8 1 2 3 4 5 6
