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本文轉載自微信公眾號「python與大數據分析」，作者一只小小鳥鳥。轉載本文請聯系python與大數據分析公眾號。

今天終于把大學都沒想明白的鏈表數據結構整明白了，也算小小的收獲，挺好玩的。文后附鏈表操作示意圖。

單向鏈表(單鏈表)是鏈表的一種，其特點是鏈表的鏈接方向是單向的，對鏈表的訪問要通過順序讀取從頭部開始。單鏈表是一種鏈式存取的數據結構，用一組地址任意的存儲單元存放線性表中的數據元素。

鏈表中的數據是以結點來表示的，每個結點的構成：元素(數據元素的映象) + 指針(指示后繼元素存儲位置)，元素就是存儲數據的存儲單元，指針就是連接每個結點的地址數據。它的每個節點包含兩個域，一個信息域(元素域)和一個鏈接域。這個鏈接指向鏈表中的下一個節點，而最后一個節點的鏈接域則指向一個空值。

• isempty(self) 鏈表是否為空
• length(self) 鏈表長度
• travel(self) 遍歷整個鏈表
• add(self,item) 鏈表頭部添加元素
• append(self,item) 鏈表尾部添加元素
• insert(self,item,index) 指定位置添加元素
• deletebyitem(self,item) 根據數據項刪除節點
• deletebyindex(self,index) 根據索引位置刪除節點
• search(self,item) 根據數據項查找節點是否存在
• update(self,index,item) 暫無實現
• getitem(self,index) 獲取索引位置對應的數據項
• getindex(self,item) 獲取數據項對應的索引位置

代碼基本為原創，經過大量重寫

class Node(object): 
    def __init__(self, item): 
        self.item = item 
        self.next = None 
    def __repr__(self): 
        pass 
    def __str__(self): 
        return str(self.item) 
 
class SingleLinkList(object): 
    def __init__(self): 
        self.header = None 
        self.currentnum=0 
 
    def isempty(self): 
        return self.header == None 
 
    def length(self): 
        return self.currentnum 
 
    def travel(self): 
        cur =self.header 
        while cur !=None: 
            print("{}".format(cur.item),end=" ") 
            cur=cur.next 
        print("\r") 
 
    def add(self,item): 
        node=Node(item) 
        # 新節點的鏈接指向頭節點 
        node.next=self.header 
        # 鏈表的頭指向新節點 
        self.header=node 
        self.currentnum+=1 
 
    def append(self,item): 
        tempnode=self.header 
        node=Node(item) 
        if self.isempty(): 
            self.add(node) 
        else: 
            while tempnode.next!=None: 
                tempnode=tempnode.next 
            tempnode.next=node 
            self.currentnum+=1 
 
    def insert(self,item,index): 
        node=Node(item) 
        tempnode=self.header 
        if index>self.currentnum+1 or index<=0: 
            raise IndexError("{} is not find in Linklist".format(index)) 
        # 指定位置為第一個即在頭部插入 
        if index==1: 
            self.add(node) 
        elif index>self.currentnum-1: 
            self.append(node) 
        else: 
            for i in range(1,index-1): 
                tempnode=tempnode.next 
            node.next=tempnode.next 
            tempnode.next=node 
            self.currentnum+=1 
 
    def deletebyitem(self,item): 
        tempnode=self.header 
        prenode=None 
        while tempnode!=None: 
            if tempnode.item==item: 
                if tempnode==self.header: 
                    self.header=tempnode.next 
                else: 
                    prenode.next=tempnode.next 
                break 
            else: 
                prenode=tempnode 
                tempnode=tempnode.next 
 
 
    def deletebyindex(self,index): 
 
        if index>self.currentnum or index<=0: 
            raise IndexError("{} is not find in Linklist".format(index)) 
 
        i=1 
        tempnode=self.header 
        prenode=self.header 
 
        if index==1: 
            self.header = tempnode.next 
            self.currentnum-=1 
            return 
 
        while tempnode.next and i<index: 
            prenode = tempnode 
            tempnode = tempnode.next 
            i+=1 
 
        if i==index: 
            prenode.next=tempnode.next 
            self.currentnum-=1 
 
 
    def search(self,item): 
        tempnode=self.header 
        while tempnode!=None: 
            if tempnode.item==item: 
                return True 
            else: 
                tempnode=tempnode.next 
        return False 
 
    def update(self,index,item): 
        pass 
 
    def getitem(self,index): 
        if index<=0 or index>self.currentnum: 
            raise IndexError("{} is not find in Linklist".format(index)) 
        tempnode=self.header 
        i=1 
        while i<index: 
            tempnode=tempnode.next 
            i+=1 
        return tempnode.item 
 
    def getindex(self,item): 
        tempnode = self.header 
        i=0 
        flag=False 
        while tempnode != None: 
            i+=1 
            if tempnode.item == item: 
                flag=True 
                return i 
            else: 
                tempnode = tempnode.next 
        if flag==False: 
            return 0 
 
if __name__ == '__main__': 
    a = SingleLinkList() 
    a.add(1)  # 1 
    print('a.add(1)') 
    a.travel() 
    a.add(2)  # 2 1 
    print('a.add(2)') 
    a.travel() 
    a.append(3)  # 2 1 3 
    print('a.append(3)') 
    a.travel() 
    a.insert(4, 2)  # 2 1 4 3 
    print('a.insert(2, 4)') 
    a.travel() 
    print('a.search(1)=',a.search(1)) 
    print('a.search(5)=', a.search(5)) 
    print('a.getindex(1)=',a.getindex(1)) 
    print('a.getindex(5)=', a.getindex(5)) 
    print('a.getitem(2)=', a.getitem(2)) 
    print('a.getitem(4)=', a.getitem(4)) 
    print('a.getitem(3)=', a.getitem(3)) 
    # a.deletebyitem(5) 
    # print('a.deletebyitem(5)') 
    # a.travel() 
    # a.deletebyitem(4) 
    # print('a.deletebyitem(4)') 
    # a.travel() 
    # a.deletebyitem(2) 
    # print('a.deletebyitem(2)') 
    # a.travel() 
    a.deletebyindex(4) 
    print('a.deletebyindex(4)') 
    a.travel() 
    a.deletebyindex(2) 
    print('a.deletebyindex(2)') 
    a.travel() 
    a.deletebyindex(1) 
    print('a.deletebyindex(1)') 
    a.travel() 

結果如下

C:\python\pyproject\pythonalgorithms\venv\Scripts\python.exe C:/python/pyproject/pythonalgorithms/linklist.py 
a.add(1) 
1  
a.add(2) 
2 1  
a.append(3) 
2 1 3  
a.insert(2, 4) 
2 4 1 3  
a.search(1)= True 
a.search(5)= False 
a.getindex(1)= 3 
a.getindex(5)= 0 
a.getitem(2)= 4 
a.getitem(4)= 3 
a.getitem(3)= 1 
a.deletebyindex(4) 
2 4 1  
a.deletebyindex(2) 
2 1  
a.deletebyindex(1) 
1  
 
Process finished with exit code 0 

鏈表頭部增加節點示意圖

從鏈表尾部增加節點示意圖