数据结构 链表

一、单向循环链表

1、链表是一种数据结构，链表的基本组成单元是节点(Node)。节点(Node)包含了：节点数据（val/element）、后一个节点的引用（next）、前一个节点的引用（pre）

2、链表在内存中存储空间是不连续的，每一个节点都包含后一个节点的引用（next）和前一个节点的引用（pre），通过next和pre可以获取在不连续空间存储的节点

3、时间复杂度分析：一、添加和删除的操作：链表的时间复杂度则变成了O(1)；二、遍历查找需要的数据：：链表的时间复杂度则变成了O(n)

4、链表还是很多算法中有运用，哈希表就是基于链表来解决哈希冲突

5、链表实现：初始化（__init__）、元素的插入和删除（add、append、insert、remove）、链表的遍历（travel）、获取链表长度（length）、元素的查询（search）、链表的逆序、判断链表是否有环（链表是否有环：链表不存在一个结点的next指针是 null-hash表set.add(head)存储节点的引用和快慢指针）

6、while判断，head是否为none，适用于head=head.next；head.next是否为none,适于与head=head.next.next

7、以下python实现代码中 def insert(self, pos, item) 插入链表使用数字索引表示位置，操作时间是O(n)，因为不能数字索引不能描述链表内部的位置，只能从链表的开始位置或结束位置逐个遍历从而结算目标元素的位置！优化：存储节点的引用表示位置，能够实现列表的任意位置的插入和删除操作时间复杂度是O(1)！

class Node(object):
    """定义节点类"""
    def __init__(self, elem):
        self.elem = elem
        self.next = None


class SingleLinkList(object):
    """定义单链表类"""

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

    def is_empty(self):
        """判断链表是否为空"""
        return self.__head is None

    def length(self):
        """判断链表长度"""
        cur = self.__head  # cur游标,遍历链表
        count = 0
        while cur is not None:
            count += 1
            cur = cur.next
        return count

    def travel(self):
        """遍历整个链表"""
        cur = self.__head
        while cur is not None:
            print(cur.elem, end=' ')
            cur = cur.next
        print("")

    def add(self, item):
        """添加元素，头部添加元素item"""
        node = Node(item)
        node.next = self.__head
        self.__head = node

    def append(self, item):
        """在链表的尾部添加元素"""
        node = Node(item)
        cur = self.__head
        if self.is_empty():
            self.__head = node
        else:
            while cur.next is not None:
                cur = cur.next           # 找到链表的尾部
            cur.next = node

    def insert(self, pos, item):
        """在链表中插入元素，pos为插入的位置,item为元素"""
        if pos <= 0:
            self.add(item)
        elif pos > (self.length() - 1):
            self.append(item)
        else:
            pre = self.__head
            count = 0
            while count < (pos - 1):
                count += 1
                pre = pre.next
            # 循环退出时pre停留在pos-1的位置
            node = Node(item)
            node.next = pre.next
            pre.next = node

    def remove(self, item):
        """删除节点"""
        pre = None
        cur = self.__head
        while cur is not None:
            if cur.elem == item:
                if cur == self.__head:
                    self.__head = cur.next
                else:
                    pre.next = cur.next
                break
            else:
                # 游标移动
                pre = cur
                cur = cur.next

    def search(self, item):
        """判断元素是否存在"""
        cur = self.__head
        while cur is not None:
            if cur.elem == item:
                return True
            else:
                cur = cur.next
        return False


if __name__ == '__main__':

二、双向循环链表

1、