基于Python3的数据结构与算法 - 16 链表

目录

链表

1. 创建链表 

2. 链表的插入和删除

3. 双链表 

4. 链表总结


链表

链表是由一系列节点组成的元素集合。每个节点包含两部分,数据域item指向下一个节点得指针next。通过节点之间的相互连接,最终串联成一个链表。

class Node:def __init__(self,item):self.item = itemself.next = Nonea = Node(1)
b = Node(2)
c = Node(3)
a.next = b
b.next = cprint(a.next.item)
print(a.next.next.item)

1. 创建链表 

创建链表共有两种方法:头插法尾插法

链表总有一个头节点和一个尾节点

使用头插法创建链表(将一个列表变为链表)

class Node:def __init__(self, item):self.item = itemself.next = Nonedef create_linklist_head(li):head = Node(li[0])  # 定义头节点for element in li[1:]:node = Node(element)node.next = head  # 将插入进来的元素与head连接起来head = node  # # 再将node定义为头节点return headdef print_linklist(lk):while lk:print(lk.item, end=',')lk = lk.nextlk = create_linklist([1, 2, 3])
# print(lk.item)   # 返回头节点
print_linklist_head(lk)

使用尾插法创建列表 :

def create_linklist_tail(li):head = Node(li[0])  # 定义头节点tail = head # 此时只有一个元素for element in li[1:]:node = Node(element)tail.next = node  # 新来的元素连接到tail后面tail = node     # 再将node定义为尾节点return headlk = create_linklist_tail([1,2,3,4,5,6])
print_linklist(lk)

2. 链表的插入和删除

 列表的插入时间复杂度为O(n), 但是链表不是,因为链表不是顺序存储。

链表的插入分为两步:

  • 先将4与2相连接
  • 再将1与4相连接
p.next = curNode.next
curNode.next = p

如果此时想再将元素4删除:

  • 先将1和2链接起来
  • 再将4删除
p = curNode.next
curNode.next = curNode.next.next
del p

3. 双链表 

 双链表的每个节点有两个指针:一个指向后一个节点,另一个指向前一个节点。

class Node(object):def __init__(self. item = None):self.item = itemself.next = Noneself.prior = None

双链表的插入:

  • 先将2与3相互连接
  • 再将1与2相互连接
p.next = curNode.next
curNode.next.prioi = p
p.prior = curNode
curNode.next = p

双链表的删除:

  • 将1与3互相连接
  • 再将2删除 
p = curNode.next
curNode.next = p.next
p.next.prior = curNode
del p

4. 链表总结

顺序表(列表/数组)与链表复杂度分析:

  • 按元素查找:都是挨个遍历,复杂度都为O(n).
  • 按下标查找:列表中直接存放地址,复杂度为O(1), 链表复杂度为O(n).
  • 在某元素后插入:列表为O(n),链表为O(1)
  • 删除某元素:列表为O(n),链表为O(1)

链表在插入和删除的操作上明显快与顺序表。

链表的内存分配更加灵活。

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