【数据结构】线性表 Python 实现

今天看了一下数据结构的书，发现其实数据结构没有几种，线性表，数组，字符串，队列和栈，等等，其实是一回事，然后就是树结构，图结构。数据结构的理论并不难，主要是要自己写一下这些数据结构以及对应的基本的操作方法，这样就能够更快的提高。

这一篇blog写一下线性表。

线性表：分为顺序表和链表

一、顺序表
顺序表就是相对于表中的数据，地址也是顺序的，所以可以随机存取。但是在操作插入和删除元素的时候，由于要满足地址的连续性，所以要移动很多的元素位置，因此，插入或者删除一个顺序表的元素的时间复杂度是o(n)。很多时候，在对顺序表做合并的时候，需要先对表中的元素进行排序，然后再进行处理，这样可以避免每次都从头进行查询。

二、链表
链表就失去了顺序表的随机存取特点，即每次从中取一个元素都要从头开始找，这样耗费了一些时间，时间复杂度为o(n)；但是在做插入和删除，以及两个链表合并的时候，就方便了很多，只需要做一点指针修改就可以了。

链表中的每一个元素节点都包含了数据部分和下一个节点的指针。一般在链表的头部附设一个头结点，而且头结点一般不存储数据，而是存放一些长度等附加信息，或者不存储。

在很多语言中没有指针这一概念，而有数组的概念，比如java和python，java中的数组还要求定义数组的类型，也就是说必须都是同一类型的数据，而python则没有要求，所以python的list更贴近链表的真正含义。这种用数组描述的链表叫做静态链表。使用静态链表来描述链表对此类语言要方便很多了，本身这些语言都提供了内置类来处理链表。

除此之外，还有循环链表，双向链表（解决了无法向前搜索的问题，但是在修改指针的时候需要有更多的操作）。

# -*- coding=utf-8 -*-# 这个例子是Python版本的单链表class Node(object):    def __init__(self, value, next=0):        self.value = value        self.next = next  # 指针class LinkedList(object):    # 链表的数据结构    def __init__(self):        self.head = 0  # 头部    def __getitem__(self, key):        if self.is_empty():            print 'Linked list is empty.'            return        elif key < 0 or key > self.get_length():            print 'The given key is wrong.'            return        else:            return self.get_elem(key)    def __setitem__(self, key, value):        if self.is_empty():            print 'Linked list is empty.'            return        elif key < 0 or key > self.get_length():            print 'The given key is wrong.'            return        else:            return self.set_elem(key, value)    def init_list(self, data):  # 按列表给出 data        self.head = Node(data[0])        p = self.head  # 指针指向头结点        print p, self.head        for i in data[1:]:            p.next = Node(i)  # 确定指针指向下一个结点            p = p.next  # 指针滑动向下一个位置        print self.head.next.next    def get_length(self):        length = 0        p = self.head        while p != 0:  # 0 值就是Node结点中默认的 0 值，表示下一个结点没有了，即没有为其赋值            length += 1            p = p.next        return length    def is_empty(self):        if self.head == 0:            return True        else:            return False    def insert_node(self, index, value):        if index < 0 or index > self.get_length():            print 'Can not insert node into the linked list.'        elif index == 0:            temp = self.head            self.head = Node(value, temp)        else:            p, post = self.head, self.head            for i in xrange(index):                post = p                p = p.next            temp = p            post.next = Node(value, temp)    def delete_node(self, index):        if index < 0 or index > self.get_length()-1:            print "Wrong index number to delete any node."        elif self.is_empty():            print "No node can be deleted."        elif index == 0:            temp = self.head            self.head = temp.next        elif index == self.get_length():            p = self.head            for i in xrange(self.get_length()-2):                p = p.next            p.next = 0        else:            p = self.head            for i in xrange(index-1):                p = p.next            p.next = p.next.next    def show_linked_list(self):  # 打印链表中的所有元素        if self.is_empty():            print 'This is an empty linked list.'        else:            p, container = self.head, []            for _ in xrange(self.get_length()-1):                container.append(p.value)                p = p.next            container.append(p.value)            print container    def clear_linked_list(self):  # 将链表置空        self.head = 0    def get_elem(self, index):        if self.is_empty():            print "The linked list is empty. Can not get element."        elif index < 0 or index > self.get_length()-1:            print "Wrong index number to get any element."        else:            p = self.head            for _ in xrange(index):                p = p.next            return p.value    def set_elem(self, index, value):        if self.is_empty():            print "The linked list is empty. Can not set element."        elif index < 0 or index > self.get_length()-1:            print "Wrong index number to set element."        else:            p = self.head            for _ in xrange(index):                p = p.next            p.value = value    def get_index(self, value):        p = self.head        for i in xrange(self.get_length()):            if p.value == value:                return i            else:                p = p.next        return -1l = LinkedList()print "The length of linked list now is: ", l.get_length()print l.is_empty()l.init_list([1, 5, 12, "fjd", 45, 999])print "The length of linked list now is: ", l.get_length()print l.is_empty()l.insert_node(4, 100)l.insert_node(6, "cecil")l.show_linked_list()print "The value of index 0 is: ", l.get_elem(0)l.set_elem(0,1000)l.show_linked_list()print "the index of *** is: ", l.get_index(1009)print "The length of linked list now is: ", l.get_length()l.delete_node(3)#l.clear_linked_list()l.show_linked_list()

双链表其实也需要用到，随后再添加吧。