温故知新之链表之单链表

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2024-01-08 21:20:40

单链表：线性数据结构的基石

单链表的基本概念

在计算机科学的广袤领域中，数据结构是组织和存储数据的基石，而单链表则是其中不可或缺的线性结构。想象一下一串珠子，其中每个珠子都包含一个数据值，并用一根绳子连接在一起，形成一个有序的序列。单链表就是这种结构的数字化版本。

每个单链表节点由两个部分组成：数据域 ，存储实际数据，以及指针域 ，指向下一个节点。这样，节点就像火车车厢，载着数据，并通过指针连接到后面的车厢，依次排列成一条单行道。

单链表的操作

单链表以其简洁而强大的操作而著称，包括：

插入： 就像在火车中间加节车厢一样，可以在指定位置插入新节点，毫不费力地扩展链表。
删除： 同样，删除节点就像移除车厢，保持链表的完整性。
查找： 寻找特定数据值就像在珍珠项链中寻找一颗特定的珍珠，单链表通过遍历节点逐一查找。
遍历： 就像乘坐火车从头到尾欣赏沿途风光，遍历单链表可以逐个访问每个节点，获取所有数据。

单链表的实现

Python 作为一门强大而灵活的编程语言，提供了以下代码示例来实现单链表：

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

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

    # 插入操作
    def insert(self, data, pos):
        # 处理特殊情况：插入头结点
        if pos == 0:
            new_node = Node(data)
            new_node.next = self.head
            self.head = new_node
        else:
            curr = self.head
            prev = None
            for i in range(pos):
                prev = curr
                curr = curr.next
            new_node = Node(data)
            prev.next = new_node
            new_node.next = curr

    # 删除操作
    def delete(self, pos):
        # 处理特殊情况：删除头结点
        if pos == 0:
            self.head = self.head.next
        else:
            curr = self.head
            prev = None
            for i in range(pos):
                prev = curr
                curr = curr.next
            prev.next = curr.next

    # 查找操作
    def find(self, data):
        curr = self.head
        while curr is not None:
            if curr.data == data:
                return curr
            curr = curr.next
        return None

    # 遍历操作
    def traverse(self):
        curr = self.head
        while curr is not None:
            print(curr.data)
            curr = curr.next