演算法（2） 資料結構

資料結構是指相互之間存在著一種或多種關係的資料元素的集合和該集合中資料元素之間的關係組成

簡單來說， 資料結構就是設計資料以何種方式組織度儲存在計算機中
比如：列表、集合和字典等都是一種資料結構
「程式=資料結構+演算法」

資料結構按照邏輯結構可分為線性結構、樹結構和圖結構

線性結構：資料結構中的元素存在一對一的相互關係
樹結構：資料結構中的元素存在一對多的相互關係
圖結構：資料結構中的元素存在多對多的相互關係

棧：棧（stack）是乙個資料集合，可以理解為只能在一端進行插入或刪除操作的列表

棧的特點：後進先出（last-in,first-out）

棧的概念：棧頂（表尾；最後乙個元素），棧底（表頭；0號元素）
棧的基本操作：
進棧（壓棧）：push
出棧：pop
取棧頂（只檢視棧頂的值，但不把棧頂刪除）： gettop
使用一般的列表結構即可實現棧

括號匹配問題：給乙個字串，其中包含小括號、中括號、大括號，求該字串中的括號是否匹配

如： (){} #匹配
() #
匹配 ( #
不匹配 [(]) #
不匹配

class

bracketerror(baseexception):
def__init__
(self,msg):
super(bracketerror,self).
__init__
() self.msg =msg
def__str__
(self):
return
"" %self.msg
class
stack(object):
"""實現棧的類
"""def
__init__
(self):
self.stack =
defpush(self,ele):
defpop(self):
if len(self.stack) ==0:
return
none
return
self.stack.pop()
defget_top(self):
if len(self.stack) ==0:
return
none
return self.stack[-1]
defis_empty(self):
return len(self.stack) == 0 #
返回的是乙個bool值
#棧的應用：括號匹配問題
defbracket_match(s):
stack =stack()
match_dict =
":" 
for char in
s: 
if char in ["
(","
[","()"
bracket_match(s)

#

鍊錶是由一系列節點組成的元素集合。每個節點包含兩部分：資料域item 和 指向下乙個節點的指標next。通過節點之間的相互連線，最終串聯成乙個鍊錶

示例**：

class

node(object):
def__init__
(self,item):
self.item =item
self.next =none
a = node(1)
b = node(2)
c = node(3)
#把 a 和 b, c 連線起來
a.next =b 
b.next =c
print
(a.next.item)
print
(a.next.next.item)
#列印結果：#2
#3

鍊錶的建立：

1） 頭插法：插到頭節點前面
2） 尾插法：插到尾節點後面
#示例**：
class
node(object):
def__init__
(self,item):
self.item =item
self.next =none
def create_linkedlist_head(li): #
通過列表進行 頭插法 建立鍊錶
head = node(li[0]) #
利用列表的第乙個元素建立煉表頭（頭節點）
for ele in li[1:]:
node = node(ele) #
建立煉表頭的上乙個節點
#新建立的這個節點的 next 指向 頭節點，然後讓新建立的這個節點作為頭節點
node.next =head
head =node
return head #
返回頭節點
defprint_linkedlist(lk):
#鍊錶的遍歷
while lk: #
節點不為空
print(lk.item, end=","
) lk =lk.next
print
()lk1 = create_linkedlist_head([1,2,3])
print_linkedlist(lk1)
#print_linkedlist(lk1) 執行結果： 
#3,2,1,
def create_linkedlist_tail(li): #
通過列表 尾插法 建立鍊錶
head =node(li[0]) 
tail = head #
此處必須通過這種賦值方式，才能讓 最初的tail 指向 head； 如果 tail = node(li[0]) ，此時 tail 和 head 是不同的 node 例項
for ele in li[1:]:
node =node(ele)
#建立新節點，上乙個tail的next指向這個新節點，然後讓這個新節點成為 tail 節點
tail.next =node
tail =node
return
head
lk2 = create_linkedlist_tail([1,2,3,6,8])
print_linkedlist(lk2)
#上面列印結果：
#1,2,3,6,8,

插入：

**：

p.next =curnode.next

curnode.next =p
#上面兩步的順序不能反，即應該先把 4 和 2 鏈起來，兩把 1 和 4 鏈起來

**：

curnode.next = curnode.next.next

#

雙鏈表的每個節點有兩個指標：乙個指向後乙個節點，另乙個指向前乙個節點
class
node(object):
def__init__(self,item=none):
self.item =item
self.next =none
self.prior = none

雙鏈表的插入和刪除：

#

雙鏈表的插入
p.next =curnode.next
curnode.next.prior =p
p.prior =curnode
curnode.next =p
#雙鏈表的刪除
p =curnode.next
curnode.next =p.next
p.next.prior = curnode

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