Python 大话数据结构之链表篇

今天复习了下 Python 基础，顺表研究了下链表。链表真的非常非常重要滴，它是一种动态的线性数据结构，它是后面二分搜索树，红黑树巴拉巴拉的的基础，必须掌握。重要的事情说三遍。

学好链表！！！

不得不说，用 Python 实现链表是真的爽。代码结构看着非常清晰明了。

链表有几个重要的特性，搞明白了这个，实现的逻辑就更加好写。

链表是由节点组成，一个节点包含两个部分，一个数数据域，用来存储数据信息，另一个是指针域，用来存储指向下一个元素的指针
它是一种递归的结构，对于后面的树的实现就是基于链表的混合组成，对于某些操作，它比数组的时间复杂度要低
链表的第一个节点的数据为空，最后一个节点的指针域为空
链表的优点是实现了真正的动态，不需要处理固定容量的问题，缺点：它丧失了随机访问的能力。

节点类的定义如下：

class Node(object):
    '''
    data 保存节点的数据
    next 保存下一个节点对象
    '''

    def __init__(self, data):
        self.data = data
        self.next = None

然后，定义 LinkedList 的实现类，它分别有 append， insert， __len__, getIndex, delete 等接口。

class Node(object):
    '''
    data 保存节点的数据
    next 保存下一个节点对象
    '''

    def __init__(self, data):
        self.data = data
        self.next = None


class LinkedList(object):

    def __init__(self, head=None):
        self.head = head

    def __len__(self):
        # 输入头节点， 返回链表的长度
        curr = self.head
        counter = 0
        while curr is not None:
            counter += 1
            curr = curr.next
        return counter

    def addFirst(self, data):
        node = Node(data)
        node.next = self.head
        self.head = node

    def append(self, data):
        # 若数据为空 ，则返回 None
        if data is None:
            return None

        # 若头节点为空，直接将输入数据作为头节点
        node = Node(data)
        if self.head is None:
            self.head = node
            return node

        curr_node = self.head
        while curr_node.next is not None:
            curr_node = curr_node.next
        curr_node.next = node
        return node

    # 向任意位置插入一个数据
    def insert(self, index, data):
        prev_node = self.head
        for i in range(index):
            prev_node = prev_node.next
        node = Node(data)
        node.next = prev_node.next
        prev_node.next = node

    # 查找某个节点，时间复杂度为 O(n)
    def search(self, data):
        curr_node = self.head
        while curr_node is not None:
            if curr_node.data == data:
                return curr_node
            curr_node = curr_node.next
        return curr_node

    def getIndex(self, data):
        curr_node = self.head
        i = 0
        while curr_node is not None:
            if curr_node.data == data:
                return i
            curr_node = curr_node.next
            i += 1

        return '这个数不存在'

    def getItem(self, index):
        i = 0
        curr_node = self.head
        while curr_node is not None:
            if i == index:
                return curr_node.data
            curr_node = curr_node.next
            i += 1
        return None


if __name__ == '__main__':
    # node1 = Node(1)
    # node2 = Node(2)
    # node3 = Node(3)
    # node1.next = node2
    # node2.next = node3
    # node = node1
    # while node:
    #     print(node.data)
    #     node = node.next

    linklist = LinkedList()
    for i in range(9):
        linklist.append(i)
    print(linklist.__len__())
    linklist.addFirst(10)
    print(linklist.getIndex(10))
    print(linklist.getItem(0))
    print('='*30)
    linklist.insert(5, 50)
    curr = linklist.head
    while curr is not None:
        print(curr.data)
        curr = curr.next

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