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如何在vps上建设网站,seo站群优化,让人做网站需要注意什么,在线生成多款表白网站是怎么做的Python数据结构实战:链表的构建与操作 一、链表(LinkedList)基础 1. 定义与特性 链表是一种动态数据结构,其特点如下: 元素(节点)通过指针连接,内存空间非连续插入/删除时间复杂…

Python数据结构实战:链表的构建与操作

一、链表(LinkedList)基础

1. 定义与特性

链表是一种动态数据结构,其特点如下:

  • 元素(节点)通过指针连接,内存空间非连续
  • 插入/删除时间复杂度为 O(1)(已知位置时)
  • 访问元素时间复杂度为 O(n)
  • 无需预先分配内存空间

2. 单链表 vs 双链表

类型结构特点
单链表节点含 datanext 指针单向遍历,内存占用更小
双链表节点含 data, prev, next双向遍历,支持反向操作

二、单链表实现

1. 节点类定义

class Node:def __init__(self, data):self.data = data  # 数据域self.next = None  # 指针域

2. 链表类框架

class LinkedList:def __init__(self):self.head = None  # 头节点def is_empty(self):return self.head is Nonedef __len__(self):count = 0current = self.headwhile current:count += 1current = current.nextreturn countdef __str__(self):values = []current = self.headwhile current:values.append(str(current.data))current = current.nextreturn " -> ".join(values)

3. 核心操作实现

插入操作
# 头部插入
def insert_at_head(self, data):new_node = Node(data)new_node.next = self.headself.head = new_node# 尾部插入
def append(self, data):new_node = Node(data)if self.is_empty():self.head = new_nodereturncurrent = self.headwhile current.next:current = current.nextcurrent.next = new_node# 指定位置插入
def insert_at(self, index, data):if index < 0 or index > len(self):raise IndexError("索引超出范围")if index == 0:self.insert_at_head(data)returnnew_node = Node(data)current = self.headfor _ in range(index-1):current = current.nextnew_node.next = current.nextcurrent.next = new_node

删除操作
# 删除头部
def delete_head(self):if self.is_empty():raise Exception("空链表")self.head = self.head.next# 删除尾部
def delete_tail(self):if self.is_empty():returnif self.head.next is None:self.head = Nonereturncurrent = self.headwhile current.next.next:current = current.nextcurrent.next = None# 按值删除
def delete_by_value(self, value):if self.is_empty():returnif self.head.data == value:self.delete_head()returncurrent = self.headwhile current.next:if current.next.data == value:current.next = current.next.nextreturncurrent = current.next

三、双链表实现(扩展)

class DNode:def __init__(self, data):self.data = dataself.prev = Noneself.next = Noneclass DoublyLinkedList:def __init__(self):self.head = Noneself.tail = None# 实现类似单链表的操作方法(需维护prev指针)# ...

四、每日挑战:反转单链表

1. 迭代法实现

def reverse(self):prev = Nonecurrent = self.headwhile current:next_node = current.nextcurrent.next = prevprev = currentcurrent = next_nodeself.head = prev

2. 递归法实现

def reverse_recursive(self, node):if node is None or node.next is None:return nodenew_head = self.reverse_recursive(node.next)node.next.next = nodenode.next = Nonereturn new_head

五、性能对比

操作数组单链表双链表
随机访问O(1)O(n)O(n)
头部插入O(n)O(1)O(1)
尾部插入O(1)O(n)O(1)
中间插入O(n)O(n)O(n)
内存占用连续非连续非连续

六、应用场景

  1. 实现栈/队列
  2. 音乐播放列表
  3. 浏览器历史记录
  4. 内存管理系统
  5. 图算法中的邻接表

实战建议

  1. 使用纸笔绘制节点变化过程
  2. 添加异常处理完善代码
  3. 编写单元测试验证边界条件
  4. 尝试实现其他变种(循环链表)
http://www.dtcms.com/wzjs/510649.html

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