python实现单向链表

在C语言中，用指针来实现单向链表非常简单。而python是不存在指针这种结构的，但我们也可以实现链表数据结构，使用类和对象的引用即可达到C语言中的指针的效果。



图片来自于网络

图中我们可以看到，单向链表的每一个节点会包含两项数据，当前节点的元素，以及对下一个节点的引用（C语言中就是指针）。并且最后一个元素的引用为None(C语言中就是NULL).

下面我们定义节点对象

class Node(object):
def __init__(self, value):
self.value = value
self.next = None

通过实例化这个Node类，我们就可以生成一个节点，并且每个节点会包含一个元素value，以及next（指向下一个节点）默认为None.

下面实现我们的单向链表

class Link(object):
def __init__(self):
"""
初始化一个头节点，并赋予为head
"""
self.first = Node('head')

def add(self, value):
"""
添加一个节点
"""
p = self.first
newnode = Node(value)
while p.next:
p = p.next
else:
p.next = newnode

def remove(self, value):
"""
移除值为value的节点
如果有重复的值，只会移除第一次出现的节点
默认认为value一定在链表中
"""
p = self.first
while p.next:
temp = p.next
if temp.value == value:
p.next = temp.next
del temp
break
else:
p = p.next

def insert(self, value, index):
"""
在指定的位置插入一个节点
index必须大于等于1
如果为0的话，我们定义的头结点就没意义了
如果插入的位置大于当前链表的长度，就插入到链表的末尾
"""
i = 0
p = self.first
newnode = Node(value)
while p.next:
i += 1
if i == index:
p.next, newnode.next = newnode, p.next
break
p = p.next
else:
p.next = newnode

def index(self, index):
"""
返回index索引位置上的节点的值
"""
length = self.length()
if index > length:
raise IndexError, 'out of the length!'
else:
i = 0
p = self.first
while 1:
if i == index:
return p.value
break
else:
p = p.next
i += 1

def find(self, value):
"""
返回节点第一次出现的位置
如果没有找到，就返回-1
"""
p = self.first
i = 0
while p.next:
if p.value == value:
return i
break
else:
p = p.next
i += 1
else:
return -1

def length(self):
"""
判断当前链表的长度
"""
p = self.first
i = 0
while p.next:
i += 1
p = p.next
else:
return i

def to_dict(self):
"""
以字典的形式输出我们的链表
"""
p = self.first
d = {'value': p.value, 'next': p.next}
b = d
while p.next:
p = p.next
new = {'value': p.value,
'next': p.next}
b['next'] = new
b = b['next']
else:
return d

在这个单向链表中，我们实现了add(value)，find(value), insert(value, index), remove(value), index(value), length(), to_dict()这七个方法。我没有定义判断链表是否为空的方法，是因为在初始化链表的时候我会赋予一个头结点，这个节点我是算在链表的长度中的。所以，如果要查看链表是否为空，调用length()方法即可，返回为1，链表只有头结点而已。

其实只要理解了，就是这么简单。