苏菲的算法笔记——01.链表（上）

前端

2024-01-25 10:35:34

链表：计算机科学中的关键数据结构

引言

在计算机科学的世界中，数据结构扮演着至关重要的角色，它们为组织和管理数据提供了高效的方式。其中一种不可或缺的数据结构就是链表，以其卓越的插入和删除性能而闻名。

链表的基本概念

链表是一种线性数据结构，由一系列彼此相连的节点组成。每个节点包含两个关键元素：

数据项： 存储实际数据
指针： 指向下一个节点的地址

链表的第一个节点被称为头节点，最后一个节点被称为尾节点。如果链表为空，头节点和尾节点都为 null。

链表的操作

链表支持多种基本操作：

插入：

头插法： 在链表的头部插入一个新节点
尾插法： 在链表的尾部插入一个新节点

删除：

头删法： 从链表的头部删除一个节点
尾删法： 从链表的尾部删除一个节点

查找：

顺序查找： 从链表的头部开始逐个节点地查找
二分查找： 适用于有序链表，通过将链表分成两半来查找

遍历：

正向遍历： 从链表的头部开始访问每个节点
反向遍历： 从链表的尾部开始访问每个节点

链表的应用

链表在计算机科学中用途广泛，例如：

存储字符串： 每个节点存储一个字符，形成一个字符串
存储数组： 每个节点存储一个数组元素，形成一个数组
存储链表： 每个节点存储一个链表，形成一个链表的链表
实现栈： 栈顶元素存储在链表的头部
实现队列： 队首元素存储在链表的头部，队尾元素存储在链表的尾部

代码示例

class Node:
    def __init__(self, data):
        self.data = data
        self.next = None

class LinkedList:
    def __init__(self):
        self.head = None
        self.tail = None

    def insert_head(self, data):
        new_node = Node(data)
        new_node.next = self.head
        self.head = new_node

    def insert_tail(self, data):
        new_node = Node(data)
        if self.tail is None:
            self.head = self.tail = new_node
        else:
            self.tail.next = new_node
            self.tail = new_node