18.链表的提出

根据线性表的实际存储方式，分为两种实现模型：

顺序表，将元素顺序地存放在一块连续的存储区里，元素间的顺序关系由它们的存储顺序自然表示。

链表，将元素存放在通过链接构造起来的一系列存储块中。

为什么需要链表

顺序表的构建需要预先知道数据大小来申请连续的存储空间，而在进行扩充时又需要进行数据的搬迁，所以使用起来并不是很灵活。链表结构可以充分利用计算机内存空间，实现灵活的内存动态管理。

链表的定义

链表（Linked list）是一种常见的基础数据结构，是一种线性表，但是不像顺序表一样连续存储数据，而是在每一个节点（数据存储单元）里存放下一个节点的位置信息（即地址）。

19.单链表的ADT模型

单向链表

单向链表也叫单链表，是链表中最简单的一种形式，它的每个节点包含两个域，一个信息域（元素域）和一个链接域。这个链接指向链表中的下一个节点，而最后一个节点的链接域则指向一个空值。

表元素域elem用来存放具体的数据。
链接域next用来存放下一个节点的位置（python中的标识）
变量p指向链表的头节点（首节点）的位置，从p出发能找到表中的任意节点。

单链表的操作

is_empty() 链表是否为空
length() 链表长度
travel() 遍历整个链表
add(item) 链表头部添加元素
append(item) 链表尾部添加元素
insert(pos,item) 指定位置添加元素
remove(item) 删除节点
search(item) 查找节点是否存在

20.Python中变量标识的本质

a=10
b=20
a,b=b,a

a指向10的地址，b指向20的地址

a,b=b,a先从右边开始

a,b=20,10

21.单链表及结点的定义代码

节点实现

class SingleNode(object):"""单链表的结点"""def __init__(self,item):# _item存放数据元素self.item = item# _next是下一个节点的标识self.next = None

单链表的实现

class SingleLinkList(object):"""单链表"""def __init__(self):self._head = None       #私有属性

22.单链表的判空、长度、遍历与尾部添加结点的代码实现

单链表的实现

class SingleLinkList(object):"""单链表"""def __init__(self):self._head = Nonedef is_empty(self):"""判断链表是否为空"""return self._head == Nonedef length(self):"""链表长度"""# cur初始时指向头节点cur = self._headcount = 0# 尾节点指向None，当未到达尾部时while cur != None:count += 1# 将cur后移一个节点cur = cur.nextreturn countdef travel(self):"""遍历链表"""cur = self._headwhile cur != None:print cur.item,cur = cur.nextprint ""

def append(self, item):"""尾部添加节点"""node = Node(item)if self.is_empty():self._head = nodeelse:# 移到链表尾部cur = self._headwhile cur.next != None:cur = cur.next# 将尾节点指向nodecur.next = node# 将node指向头节点_headnode.next = self._head

23.单链表尾部添加和在指定位置添加

 def add(self, item):"""头部添加节点"""node = Node(item)node.next = self._headself._head = node

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._headcount = 0# 移动到指定位置的前一个位置while count < (pos-1):count += 1cur = cur.nextnode.next = cur.nextcur.next = node

24.单链表查找和删除元素

def search(self, item):"""查找节点是否存在"""if self.is_empty():return Falsecur = self._headif cur.item == item:return True  while cur != None:cur = cur.nextif cur.item == item:return Truereturn False

def remove(self,item):cur = self.__headpre=Nonewhile cur != None:if cur.elem == item:if cur == self.__head:self.__head = cur.nextelse:pre.next = cur.nextbreakelse:pre = curcur = cur.next

25.单链表与顺序表的对比

链表失去了顺序表随机读取的优点，同时链表由于增加了结点的指针域，空间开销比较大，但对存储空间的使用要相对灵活。

操作	链表	顺序表
访问元素	O(n)	O(1)
在头部插入/删除	O(1)	O(n)
在尾部插入/删除	O(n)	O(1)
在中间插入/删除	O(n)	O(n)

注意虽然表面看起来复杂度都是 O(n)，但是链表和顺序表在插入和删除时进行的是完全不同的操作。链表的主要耗时操作是遍历查找，删除和插入操作本身的复杂度是O(1)。顺序表查找很快，主要耗时的操作是拷贝覆盖。因为除了目标元素在尾部的特殊情况，顺序表进行插入和删除时需要对操作点之后的所有元素进行前后移位操作，只能通过拷贝和覆盖的方法进行。

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