Python 实现·数据结构与算法之单向循环链表

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Python 实现·数据结构与算法之单向循环链表

单向循环链表定义

单向循环链表(Single Cycle Linked List)是单链表的一个变形,将链表中最后一个节点的next域不再为None,而是指向链表的头节点。

节点示意图

节点示意图

单向循环链表示意图

单向循环链表示意图

单向循环链表的基本操作

  • is_empty() 判断链表是否为空
  • length 链表长度
  • travel() 遍历整个链表,打印元素
  • add(item) 在链表头部添加元素
  • append(item) 在链表尾部添加元素
  • insert(pos, item) 在指定位置插入元素
  • remove(item) 删除元素
  • clear() 清空链表
  • is_contain(item) 判断元素是否存在

Python代码实现

# 节点的代码实现

class Node(object):
"""节点"""
def __init__(self, item):
self.item = item
self.next = None
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# 单向循环链表代码实现

class SingleCycleLinkList(object):
"""单向循环链表"""
def __init__(self):
self._head = None

def is_empty(self):
"""判断链表是否为空"""
return self._head is None

@property
def length(self):
"""返回链表的长度"""
# 如果链表为空,返回长度0
if self.is_empty():
return 0
count = 1
cur = self._head
while cur.next != self._head:
count += 1
cur = cur.next
return count

def travel(self):
"""遍历链表"""
if self.is_empty():
return
cur = self._head
print(cur.item)
while cur.next != self._head:
cur = cur.next
print(cur.item)
print("")


def add(self, item):
"""头部添加节点"""
node = Node(item)
if self.is_empty():
self._head = node
node.next = self._head
else:
#添加的节点指向_head
node.next = self._head
# 移到链表尾部,将尾部节点的next指向node
cur = self._head
while cur.next != self._head:
cur = cur.next
cur.next = node
#_head指向添加node的
self._head = node

def append(self, item):
"""尾部添加节点"""
node = Node(item)
if self.is_empty():
self._head = node
node.next = self._head
else:
# 移到链表尾部
cur = self._head
while cur.next != self._head:
cur = cur.next
# 将尾节点指向node
cur.next = node
# 将node指向头节点_head
node.next = self._head

def insert(self, pos, item):
"""在指定位置添加节点"""
if pos <= 0:
self.add(item)
elif pos > (self.length-1):
self.append(item)
else:
node = Node(item)
cur = self._head
count = 0
# 移动到指定位置的前一个位置
while count < (pos-1):
count += 1
cur = cur.next
node.next = cur.next
cur.next = node

def remove(self, item):
"""删除一个节点"""
# 若链表为空,则直接返回
if self.is_empty():
return
# 将cur指向头节点
cur = self._head
pre = None
# 若头节点的元素就是要查找的元素item
if cur.item == item:
# 如果链表不止一个节点
if cur.next != self._head:
# 先找到尾节点,将尾节点的next指向第二个节点
while cur.next != self._head:
cur = cur.next
# cur指向了尾节点
cur.next = self._head.next
self._head = self._head.next
else:
# 链表只有一个节点
self._head = None
else:
pre = self._head
# 第一个节点不是要删除的
while cur.next != self._head:
# 找到了要删除的元素
if cur.item == item:
# 删除
pre.next = cur.next
return
else:
pre = cur
cur = cur.next
# cur 指向尾节点
if cur.item == item:
# 尾部删除
pre.next = cur.next

def clear(self):
"""清空链表"""
self._head = None

def is_contain(self, item):
"""查找节点是否存在"""
if self.is_empty():
return False
cur = self._head
if cur.item == item:
return True
while cur.next != self._head:
cur = cur.next
if cur.item == item:
return True
return False

def __len__(self):
"""可以使用len()方法获取链表长度"""
return self.length

def __iter__(self):
"""可使用循环遍历链表里的元素"""
if self.is_empty():
return
cur = self._head
yield cur.item
while cur.next != self._head:
cur = cur.next
yield cur.item

def __contains__(self, item):
"""可以使用in进行判断是否在链表中"""
if self.is_empty():
return False
cur = self._head
if cur.item == item:
return True
while cur.next != self._head:
cur = cur.next
if cur.item == item:
return True
return False
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# 测试数据

if __name__ == "__main__":
print("--------创建链表-------")
scl_list = SingleCycleLinkList()
scl_list.add(1)
scl_list.add(2)
scl_list.append(3)
scl_list.insert(2, 4)
scl_list.insert(4, 5)
scl_list.insert(0, 6)
print("length:",len(scl_list))
scl_list.travel()
print(scl_list.is_contain(3))
print(scl_list.is_contain(7))
print(3 in scl_list)
print(7 in scl_list)
scl_list.remove(1)
print("length:",len(scl_list))
scl_list.travel()
print("--------循环遍历-------")
for i in scl_list:
print(i)
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# 输出结果

--------创建链表-------
length: 6
6
2
1
4
3
5

True
False
True
False
length: 5
6
2
4
3
5

--------循环遍历-------
6
2
4
3
5
复制代码

算法分析

操作 复杂度
访问元素
在头部插入/删除
在尾部插入/删除
在中间插入/删除

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人工智能
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