資料結構單鏈表

線性表：同一種型別的有順序的一組資料元素

線性表的形式：順序表、鍊錶

順序表：表中元素按順序放在一大塊連續的記憶體中，元素中的順序由儲存順序來表示

鍊錶：表中元素放在一系列的結點中，通過連線構造。結點可以連續也可以不連續。

頭結點的設立是為了操作的統一和方便，是放在第乙個元素的節點之前，它的資料域一般沒有意義，並且它本身也不是鍊錶必須要帶的。那設立頭節點的目的是什麼呢？其實就是為了在某些時候可以更方便的對鍊錶進行操作，有了頭結點，我們在對第乙個元素前插入或者刪除結點的時候，它的操作與其它結點的操作就統一了。

頭指標顧名思義，是指向鍊錶第乙個結點的指標，如果有頭結點的話，那麼就是指向頭結點的指標。它是鍊錶的必備元素且無論鍊錶是否為空，頭指標都不能為空，因為在訪問鍊錶的時候你總得知道它在什麼位置，這樣才能通過它的指標域找到下乙個結點的位置，也就是說知道了頭指標，整個鍊錶的元素我們都是可以訪問的，所以它必須要存在，這也就是我們常說的標識，這也就是為什麼我們一般用頭指標來表示鍊錶。

n 個結點鏈結成乙個鍊錶，因為這個鍊錶中的每個結點中只包含乙個指標域，所以又叫單鏈表。單鏈表的第乙個結點的儲存位置叫做「頭指標」，最後乙個結點的指標為「空」，一般用「^」表示。

不帶頭結點的單鏈表：

帶頭結點的單鏈表：

空鍊錶：

為了方便後續的操作，我們一般會先定義乙個簡單的結點類：

class
node
(object):
def__init__
(self,data)
: self.data = data
self.
next
=none

首先我們先來建立乙個鍊錶類：

class
linklist
(object):
def_init_
(self)
: self.head = node(
none
)#判斷鍊錶是否為空
defisempty
(self)
: p=self.head #頭指標
if p.
next
==none
:print
("list is empty"
)return
true
return
false
#列印鍊錶
defprintlist
(self)
:if self.isempty():
return
false
p = self.head
while p:
print
(p.data,end='')
p=p.
next

1.建立單鏈表

建立單鏈表的過程其實就是乙個動態生成鍊錶的過程，說簡單點就是從乙個「空鍊錶」開始，依次建立各個元素的結點，並把它們逐個插入鍊錶，時間複雜度為 o(n)：

def
initlist
(self,data)
self.head = node(data[0]
)#頭結點
p = self.head #頭指標
for i in data[1:
]:node = node(i)
p.next
= node
p = p.
next

2.計算單鏈表的長度

在使用鍊錶的時候，經常需要求表的長度，為此我們可以建立乙個球表長的函式，這個函式就是從左到右掃瞄，遍歷表中的所有結點並完成計數，時間複雜度為 o(n)：

def
lengthlist
(self)
:if self.isempty():
return
0 p = self.head
cnt =
0while p:
cnt +=
1 p = p.
next
return cnt

3.單鏈表的插入

假設我們要將結點 s 插入到結點 p 的後面，只需要將結點 s 插入到結點 p 和結點 p.next 之間即可.

單鏈表結點的插入根本不需要驚動其它結點，只需要讓 s.next 和 p.next 的指標稍作改變即可。這裡一定要切記，插入操作的順序不能改變，至於為什麼，你可以拿起紙筆手動的畫一下，結果一下子就會出來（對於單鏈表的表頭和表尾的特殊情況，操作是相同的）。

#單鏈表的插入(在第 s 個結點後面插入 data)
definsertlist
(self,s,data)
:if self.isempty(
)or s <
0or s > self.lengthlist():
print
("insert failed！"
)return
p = self.head
index =
1while index < s:
p = p.
next
index +=
1 node = node(data)
node.
next
= p.
next
p.next
= node

4.單鏈表刪除

看完插入，我們現在再來看看單鏈表的刪除。假設我們想要刪除乙個結點 q，其實就是將它的前繼結點 p 的指標繞過 q，直接指向 q 的後繼結點即可，具體操作如下圖所示：

#單鏈表的刪除(刪除第 s 個結點)
defdeletelist
(self, s)
:if self.isempty(
)or s <
0or s > self.lengthlist():
print
("delete failed! "
)return
p = self.head
index =
1while index < s:
pre = p
index +=
1 p = p.
next
pre.
next
= p.
next
p =none

由 p = none 可以看出，在 python 中，只需要簡單的將指標賦值為 none，就拋棄了鍊錶原有的結點，python 直譯器的儲存管理系統會自動**不用的儲存。

5.單鏈表的讀取

在順序結構中，我們想要獲取任意乙個元素的儲存位置是很容易的，但是在單鏈表中，第 i 個元素到底在哪我們一開始沒辦法知道，只能傻傻的從頭開始找，所以在對於單鏈表獲取第 i 個元素的操作，演算法上相對麻煩一些。

#單鏈表的讀取（獲取第 s 個結點的值）
defgetlist
(self, s)
:if self.isempty(
)or s <
0or s > self.lengthlist():
print
("read failed! "
)return
p = self.head
index =
1while index < s:
index +=
1 p = p.
next
print
("第 {} 個值為 {}"
.format
(s, p.data)
)

從上面的**我們可以很清楚的看出，單鏈表獲取第 i 個元素就是從頭開始找，知道第 i 個元素為止，所以我們可以很容易的估算出它的時間複雜度是 o(n)。任何事物都不是完美的，有好的地方就有壞的地方，元素的讀取就是單鏈表美中不足的地方之一。

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