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Python实现的数据结构与算法之链表详解

2015-04-22 14:50 1101 查看

本文实例讲述了Python实现的数据结构与算法之链表。分享给大家供大家参考。具体分析如下：

一、概述

链表（linked list）是一组数据项的集合，其中每个数据项都是一个节点的一部分，每个节点还包含指向下一个节点的链接。
根据结构的不同，链表可以分为单向链表、单向循环链表、双向链表、双向循环链表等。其中，单向链表和单向循环链表的结构如下图所示：

二、ADT

这里只考虑单向循环链表ADT，其他类型的链表ADT大同小异。单向循环链表ADT（抽象数据类型）一般提供以下接口：

① SinCycLinkedlist() 创建单向循环链表
② add(item) 向链表中插入数据项
③ remove(item) 删除链表中的数据项
④ search(item) 在链表中查找数据项是否存在
⑤ empty() 判断链表是否为空
⑥ size() 返回链表中数据项的个数

单向循环链表操作的示意图如下：

三、Python实现

Python的内建类型list底层是由C数组实现的，list在功能上更接近C++的vector（因为可以动态调整数组大小）。我们都知道，数组是连续列表，链表是链接列表，二者在概念和结构上完全不同，因此list不能用于实现链表。
在C/C++中，通常采用“指针+结构体”来实现链表；而在Python中，则可以采用“引用+类”来实现链表。在下面的代码中，SinCycLinkedlist类代表单向循环链表，Node类代表链表中的一个节点：

#!/usr/bin/env python
# -*- coding: utf-8 -*-
class Node:
def __init__(self, initdata):
self.__data = initdata
self.__next = None
def getData(self):
return self.__data
def getNext(self):
return self.__next
def setData(self, newdata):
self.__data = newdata
def setNext(self, newnext):
self.__next = newnext
class SinCycLinkedlist:
def __init__(self):
self.head = Node(None)
self.head.setNext(self.head)
def add(self, item):
temp = Node(item)
temp.setNext(self.head.getNext())
self.head.setNext(temp)
def remove(self, item):
prev = self.head
while prev.getNext() != self.head:
cur = prev.getNext()
if cur.getData() == item:
prev.setNext(cur.getNext())
prev = prev.getNext()
def search(self, item):
cur = self.head.getNext()
while cur != self.head:
if cur.getData() == item:
return True
cur = cur.getNext()
return False
def empty(self):
return self.head.getNext() == self.head
def size(self):
count = 0
cur = self.head.getNext()
while cur != self.head:
count += 1
cur = cur.getNext()
return count
if __name__ == '__main__':
s = SinCycLinkedlist()
print('s.empty() == %s, s.size() == %s' % (s.empty(), s.size()))
s.add(19)
s.add(86)
print('s.empty() == %s, s.size() == %s' % (s.empty(), s.size()))
print('86 is%s in s' % ('' if s.search(86) else ' not',))
print('4 is%s in s' % ('' if s.search(4) else ' not',))
print('s.empty() == %s, s.size() == %s' % (s.empty(), s.size()))
s.remove(19)
print('s.empty() == %s, s.size() == %s' % (s.empty(), s.size()))

运行结果：

$ python sincyclinkedlist.py
s.empty() == True, s.size() == 0
s.empty() == False, s.size() == 2
86 is in s
4 is not in s
s.empty() == False, s.size() == 2
s.empty() == False, s.size() == 1

希望本文所述对大家的Python程序设计有所帮助。

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标签： Python 链表

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