用Python解析线性表

线性表分为顺序表链表

顺序表:将表中元素顺序地存在一大块连续的存储区内。元素间的顺序关系由它们的存储顺序自然决定。

链表:将表中元素存放在通过链接结构构造起来的一系列存储块中。

顺序表

优点
定位元素访问时间复杂度为O(1)。

缺点
加入/删除操作代价高。(除了尾端插入和删除时间复杂度为O(1))。如果程序中需要巨大线性表,可能造成存储管理方面的困难。

部分操作代码python:

#修改顺序表自身,将其元素顺序倒置
#算法复杂度O(n)
def reverse(self):
    elems = self.elements
    i, j = 0, len(elems)-1
    while i < j:
        elems[i], elems[j] = elems[j], elems[i]
        i, j = i+1, j-1

单链表

每个节点里只储存一个表元素。多链表暂不讨论。每个节点是一个二元组,存储着elem和next。节点之间通过节点链接建立起单向的顺序联系。

定义一个简单的表节点类:

#方法的第二参数用next_是为了避免与Python标准函数next重名
class LNode:
    def __init__(self, elem, next_=None):
        self.elem = elem
        self.next = next_

加入元素

表首加入

  • 创建一个新节点q并存入数据
  • 原链表首节点head的链接存入新节点的next
  • 修改表头变量,使之指向新节点
#时间复杂度O(1)
q = LNode(13) //elem=13,next_=None
q.next = head.next
head = q

一般情况的元素插入

  • 创建一个新节点q并存入数据
  • 把之前的节点pre的next存入新节点q的next
  • 修改pre的next,使之指向新节点q
#时间复杂度O(n)
q = LNode(13)
q.next = pre.next
pre.next = q

删除元素

删除表首元素

丢弃不用的节点将被Pyhton解释器自动回收

#O时间复杂度(1)
head = head.next

一般情况的元素删除

#时间复杂度O(n)
pre.next = pre.next.next

扫描定位和遍历

按下标定位扫描

Pyhton惯例,链表首节点的元素应该看作下标为0。确定第i个元素所在的节点:

#如果一个表头指针的值为None说明它所引用的链表已经结束了
#辅助变量p为扫描指针
#每一个扫描循环必须用一个扫描指针作为控制变量
#每步迭代前都要检查其值是否为None
#在Python中‘p is not None’可以简写成‘p’
p = head
while p is not None and i > 0:
    i -= 1
    p = p.next

按元素定位扫描

假设需要在链表里找到满足谓词pred的元素:

p = head
while p is not None and not pred(p.elem):
    p = p.next

遍历

完整的扫描称作遍历。

Example1 建立一个链表

#节点元素取整数1到10的值
llist = LNode(1)
p = llist
for i in range(2,11):
    p.next = LNode(i)
    p = p.next

Example2 依次输出链表中各元素:

p = head
while p is not None:
    print(p.elem)
    p = p.next

Example3 求链表长度:

#时间复杂度O(n)
def get_length(head):
    p, n = head, 0
    while p is not None:
        n += 1
        p = p.next
    return n

单链表类定义、初始化函数与常用操作

#定义节点类
class LNode:
    def __init__(self, elem, next_= None):
        self.elem = elem
        self.next_ = next_

#定义链表类
class LinkedList: 
    #初始化函数,定义一个空链表
    def __init__(self):
        self._head = None
    #prepend在头链表加入新节点
    def prepend(self, elem):
        self._head = LNode(elem, self._head)
    def append(self, elem):
        p = self._head
        if p is None:
            p = LNode(elem)
            return
        while p.next is not None:
            p = p.next
        p.next = LNode(elem)
    def printall(self):
        p = self._head
        while p is not None:
            print p.elem, " "
            p = p.next
        print " "
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