四种常见链表的实现及时间复杂度分析(Python3版)
来源:SegmentFault
时间:2023-02-24 20:00:00 281浏览 收藏
编程并不是一个机械性的工作,而是需要有思考,有创新的工作,语法是固定的,但解决问题的思路则是依靠人的思维,这就需要我们坚持学习和更新自己的知识。今天golang学习网就整理分享《四种常见链表的实现及时间复杂度分析(Python3版)》,文章讲解的知识点主要包括区块链、MySQL、Linux、python、人工智能,如果你对数据库方面的知识点感兴趣,就不要错过golang学习网,在这可以对大家的知识积累有所帮助,助力开发能力的提升。
四种常见的链表包括:单向链表,单向循环链表,双向链表,双向循环链表。
要实现的链表操作包括
-
class Node(object): """单节点""" def __init__(self, elem): self.elem = elem self.next = None class DoubleNode(Node): """双节点""" def __init__(self, elem): super(DoubleNode, self).__init__(elem) self.prev = None
四种链表的实现中,每一个类都继承自
#!/usr/bin/env python3 # -*- coding:utf-8 -*- # __author__ = 'zhao zi yang' class Node(object): """单节点""" def __init__(self, elem): self.elem = elem self.next = None class DoubleNode(Node): """双节点""" def __init__(self, elem): super(DoubleNode, self).__init__(elem) self.prev = None class SingleLinkList(object): """单链表""" def __init__(self, node=None): self.head = node def is_empty(self) -> bool: """链表是否为空 O(1)""" return self.head is None def length(self) -> int: """链表长度 O(n)""" count, cur = 0, self.head while cur is not None: cur = cur.next # 不要写错cur = self.head.next, self.__next不是活动指针 count += 1 return count def traversing(self) -> '': """遍历所有节点 O(n)""" cur = self.head # 不是 self._head while cur is not None: print(cur.elem, end=' ') cur = cur.next return '' def add(self, item) -> None: """头部添加节点 O(1)""" node = Node(item) node.next = self.head self.head = node def append(self, item) -> None: """尾部添加节点 O(n)""" node = Node(item) cur = self.head if self.is_empty(): self.head = node else: while cur.next is not None: cur = cur.next cur.next = node def insert(self, position: int, item) -> None: """ 节点插入到某个位置 O(n) :param position: 0表示第1个位置 :param item: :return: None """ if position = self.length(): self.append(item) else: node = Node(item) count, cur = 1, self.head while count None: """删除链表中的一个节点 O(n)""" pre, cur = None, self.head while cur is not None: if cur.elem == item: if cur == self.head: self.head = cur.next break # 只remove第一个元素 pre.next = cur.next break pre = cur cur = cur.next def search(self, item) -> bool: """查找节点是否存在 O(n)""" cur = self.head while cur is not None: if cur.elem == item: return True cur = cur.next return False class SingleCycleLinkList(SingleLinkList): """单向循环链表""" def __init__(self, node=None): if node: node.next = node super(SingleCycleLinkList, self).__init__(node=node) def length(self) -> int: """链表长度 O(n)""" if self.is_empty(): return 0 count, cur = 1, self.head while cur.next != self.head: cur = cur.next # 不要写错cur = self.head.next, self.__next不是活动指针 count += 1 return count def traversing(self) -> '': """遍历所有节点 O(n)""" if not self.is_empty(): cur = self.head # 不是 self._head while cur.next != self.head: print(cur.elem, end=' ') cur = cur.next print(cur.elem, end=' ') return '' def add(self, item) -> None: """头部添加节点 O(n)""" node = Node(item) if self.is_empty(): self.head = node node.next = node else: cur = self.head while cur.next != self.head: cur = cur.next # 退出while循环之后cur指向尾结点 node.next = self.head self.head = node cur.next = self.head def append(self, item) -> None: """尾部添加节点 O(n)""" node = Node(item) if self.is_empty(): self.head = node node.next = node else: cur = self.head while cur.next != self.head: cur = cur.next cur.next = node node.next = self.head def insert(self, position: int, item) -> None: """ 节点插入到某个位置 O(n) :param position: 0表示第1个位置 :param item: :return: None """ if position = self.length(): self.append(item) else: node = Node(item) count, cur = 1, self.head while count None: """删除链表中的一个节点 O(n)""" if self.is_empty(): return pre, cur = None, self.head while cur.next != self.head: if cur.elem == item: # 移除头结点 if cur == self.head: rear = self.head while rear.next != self.head: rear = rear.next self.head = cur.next rear.next = self.head # 移除中间节点 else: pre.next = cur.next return # 结束。只remove第一个元素 pre = cur cur = cur.next # 移除尾结点 if cur.elem == item: if cur == self.head: self.head = None else: pre.next = self.head # 或者 pre.next = cur.next def search(self, item) -> bool: """查找节点是否存在 O(n)""" if self.is_empty(): return False else: cur = self.head while cur.next != self.head: if cur.elem == item: return True cur = cur.next return cur.elem == item class DoubleLinkList(SingleLinkList): """双链表""" def add(self, item) -> None: """头部添加节点 O(1)""" node = DoubleNode(item) node.next = self.head self.head = node if node.next: # 当原链表为空时 node.next.prev = node def append(self, item) -> None: """尾部添加节点 O(n)""" node = DoubleNode(item) cur = self.head if self.is_empty(): self.head = node else: while cur.next is not None: cur = cur.next cur.next = node node.prev = cur def insert(self, position: int, item) -> None: """ 节点插入到某个位置 O(n) :param position: 0表示第1个位置 :param item: :return: None """ if position = self.length(): self.append(item) else: node = DoubleNode(item) count, cur = 1, self.head while count None: """删除链表中的一个节点 O(n)""" cur = self.head while cur is not None: if cur.elem == item: if cur == self.head: self.head = cur.next if self.head: # 只有一个节点的特殊情况 cur.next.prev = None else: cur.prev.next = cur.next if cur.next: cur.next.prev = cur.prev break # 只remove第一个元素 cur = cur.next class DoubleCycleLinkList(SingleCycleLinkList): """双向循环链表""" def __init__(self, node=None): if node: node.next = node node.prev = node super(DoubleCycleLinkList, self).__init__(node=node) def add(self, item) -> None: """头部添加节点 O(n)""" node = DoubleNode(item) if self.is_empty(): self.head = node node.next = node node.prev = node else: cur = self.head while cur.next != self.head: cur = cur.next # 退出while循环之后cur指向尾结点,双向循环链表需要改动5个指针 node.next = self.head # 1.node.next指向原来的头结点 node.prev = cur # 2.node.prev指向尾结点,当前cur指向的节点 cur.next.prev = node # 3.原来头结点的prev指向要插入的node self.head = node # 4.self.head指向要插入的node cur.next = node # 5.尾结点的next指向要插入的node def append(self, item) -> None: """尾部添加节点 O(n)""" node = DoubleNode(item) if self.is_empty(): self.head = node node.next = node node.prev = node else: cur = self.head # 退出while循环之后cur指向尾结点,双向循环链表需要改动4个指针 while cur.next != self.head: cur = cur.next cur.next.prev = node # 1.原来头结点的.prev指向要插入的node cur.next = node # 2.原来尾结点.next指向要插入的node node.prev = cur # 3.node.prev指向原来的尾节点 node.next = self.head # 4.node.next指向头结点 def insert(self, position: int, item) -> None: """ 节点插入到某个位置 O(n) :param position: 0表示第1个位置 :param item: :return: None """ if position = self.length(): self.append(item) else: node = DoubleNode(item) count, cur = 1, self.head while count None: """删除链表中的一个节点 O(n)""" if self.is_empty(): return cur = self.head while cur.next != self.head: if cur.elem == item: # 移除头结点 if cur == self.head: cur.prev.next = cur.next cur.next.prev = cur.prev self.head = cur.next # 移除中间节点 else: cur.prev.next = cur.next cur.next.prev = cur.prev return # 结束。只remove第一个元素 cur = cur.next # 移除尾结点 if cur.elem == item: if cur == self.head: # 当链表只有一个节点时 self.head = None else: cur.next.prev = cur.prev cur.prev.next = cur.next if __name__ == '__main__': print("----single_link_list-----") single_link_list = SingleLinkList() single_link_list.remove('test') print(single_link_list.is_empty(), single_link_list.length()) single_link_list.insert(-1, 'zhao') print(single_link_list.is_empty(), single_link_list.length()) single_link_list.insert(3, 'zi') print(single_link_list.length()) single_link_list.append('yang') single_link_list.add("head") single_link_list.insert(4, "tail") print(single_link_list.traversing()) single_link_list.remove(1) print(single_link_list.traversing()) single_link_list.remove("head") print(single_link_list.traversing()) single_link_list.remove("tail") print(single_link_list.traversing()) single_link_list.remove('zi') print(single_link_list.traversing()) print("\n----single_cycle_link_list-----") single_cycle_link_list = SingleCycleLinkList() single_cycle_link_list.remove('test') print(single_cycle_link_list.is_empty(), single_cycle_link_list.length()) single_cycle_link_list.insert(-1, 'zhao') print(single_cycle_link_list.is_empty(), single_cycle_link_list.length()) single_cycle_link_list.insert(3, 'zi') print(single_cycle_link_list.length()) single_cycle_link_list.append('yang') single_cycle_link_list.add("head") single_cycle_link_list.insert(4, "tail") print(single_cycle_link_list.traversing()) single_cycle_link_list.remove(1) print(single_cycle_link_list.traversing()) single_cycle_link_list.remove("head") print(single_cycle_link_list.traversing()) single_cycle_link_list.remove("tail") print(single_cycle_link_list.traversing()) single_cycle_link_list.remove('zi') print(single_cycle_link_list.traversing()) print("\n----double_link_list-----") double_link_list = DoubleLinkList() double_link_list.remove('test') print(double_link_list.is_empty(), double_link_list.length()) double_link_list.insert(-1, 'zhao') print(double_link_list.is_empty(), double_link_list.length()) double_link_list.insert(3, 'zi') print(double_link_list.length()) double_link_list.append('yang') double_link_list.add("head") double_link_list.insert(4, "tail") print(double_link_list.traversing()) double_link_list.remove(1) print(double_link_list.traversing()) double_link_list.remove("head") print(double_link_list.traversing()) double_link_list.remove("tail") print(double_link_list.traversing()) double_link_list.remove('zi') print(double_link_list.traversing()) print("\n----double_cycle_link_list-----") double_cycle_link_list = DoubleCycleLinkList() double_cycle_link_list.remove('test') print(double_cycle_link_list.is_empty(), double_cycle_link_list.length()) double_cycle_link_list.insert(-1, 'zhao') print(double_cycle_link_list.is_empty(), double_cycle_link_list.length()) double_cycle_link_list.insert(3, 'zi') print(double_cycle_link_list.length()) double_cycle_link_list.append('yang') double_cycle_link_list.add("head") double_cycle_link_list.insert(4, "tail") print(double_cycle_link_list.traversing()) double_cycle_link_list.remove(1) print(double_cycle_link_list.traversing()) double_cycle_link_list.remove("head") print(double_cycle_link_list.traversing()) double_cycle_link_list.remove("tail") print(double_cycle_link_list.traversing()) double_cycle_link_list.remove('zi') print(double_cycle_link_list.traversing())
结果运行如下:
----single_link_list----- True 0 False 1 2 head zhao zi yang tail head zhao zi yang tail zhao zi yang tail zhao zi yang zhao yang ----single_cycle_link_list----- True 0 False 1 2 head zhao zi yang tail head zhao zi yang tail zhao zi yang tail zhao zi yang zhao yang ----double_link_list----- True 0 False 1 2 head zhao zi yang tail head zhao zi yang tail zhao zi yang tail zhao zi yang zhao yang ----double_cycle_link_list----- True 0 False 1 2 head zhao zi yang tail head zhao zi yang tail zhao zi yang tail zhao zi yang zhao yang
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