本文实例讲述了Python单链表原理与实现方法。分享给大家供大家参考，具体如下：

Python实现单链表

关于链表

• 链表（Linked List）是由许多相同数据类型的数据项按照特定顺序排列而成的线性表。

• 链表中个数据项在计算机内存中的位置是不连续且随机的，数组在内存中是连续的。

• 链表数据的插入和删除很方便，但查找数据效率低下，不能像数组一样随机读取数据。

单链表的实现

• 一个单向链表的节点由数据字段和指针组成，指针指向下一个元素所在内存地址

• 定义一个链表节点类,self.value实例属性表示节点数据字段；self.next表示指针；初始化值为None

• class Node(object):  def __init__(self, value=None, next=None):    self.value = value    self.next = next

• 在单链表中第一个节点为头(head)指针节点(即头指针指向的节点为单链表第一个节点，后续简称头指针节点)，从头指针节点出发可以遍历整个链表，进行元素查找，插入和删除，非常重要。一般不移动head头指针。

• 单链表中最后一个节点为尾节点，其指针为None，表示结束。

• 建立单链表我们首先需要创建头指针节点（引入头指针是为了方便操作单链表，对于头指针节点，只有指针域指向链表第一个节点，不含实际值）

• class linkedList(object):  def __init__(self):    self.head = Node()# 创建头指针结点    self.length = 0# 初始链表长度，头指针节点不计入长度  def __len__(self):# 重写特殊方法返回self.length    return self.length

• 链表初始化之后，开始定义链表方法

• 链表头部插入节点：

• 待插入节点指向原头指针节点，头指针重新指向待插入节点

• 首先需要将原头指针结点，存放到临时变量中(防止head指针变更时，指针断裂导致数据丢失，链表中指针就是连接的纽带，其中某个纽带断裂(即指针指向其他)则后续数据都将丢失)

• 将头指针指向新插入节点

• 新插入节点指针指向原头指针节点

• 长度+1

• 插入节点既是链表头指针指向的节点也是尾节点(指向None)

• 调用Node()传入待插入的值value创建待插入节点

• 判断当前链表是否为空链表，链表为空：

• 链表不为空：

• def head_insert(self, value): # 链表头部插入    node = Node(value)    if self.head.next == None:      self.head.next = node      node.next = None    else:      # 插入元素指针域指向原head元素      tmp_head = self.head.next # 原头指针节点存储到tmp_head      self.head.next = node # 新head指针指向node      node.next = tmp_head # 新插入节点指向原头指针节点    self.length += 1

• 链表头部删除节点：

• 头指针指针域(指针域存放下一节点的内存地址，即头指针节点)指向头指针，也就是说链表第一个节点变成了头指针head，由于head不计入链表，所以就相当于删除了第一个节点(有点绕)

• 同时返回删除的值

• 依旧是先判断链表是否为空，为空则返回False

• 链表不为空时：

• def head_del(self): # 删除头结点,返回头结点的值    if self.head.next == None:      return False    else:      # 头指针指针域指向自己      self.head = self.head.next      self.length -= 1      return self.head.value

• 链表尾部添加节点：

• 首先通过while循环(循环条件为节点指针是否为None)找到当前链表的最后一个元素

• 然后将当前最后一个元素指向待插入节点

• 长度+1

• 创建待插入节点对象

• 判断链表是否为空，为空则头指针节点就是待插入节点，也是尾节点

• 链表不为空：

• def append(self, value):  # 链表尾部添加结点    # 创建新插入的结点对象    node = Node(value)    if self.length == 0:      self.head.next = node  # 只有一个节点，指针指向自己    else:      curnode = self.head.next  # 变量curnode存放指针      while curnode.next != None:        curnode = curnode.next      curnode.next = node # 当为最后一个节点时，指针指向新插入节点    self.length += 1

• 指定位置后面插入节点：

• 首先定义一个变量表示当前节点，以及一个index索引比较数i

• 使用while循环，索引比较数i != index时，更新当前节点

• 找到索引位置节点后，首先让插入节点指向索引位置节点的下一个节点

• 然后让索引位置节点指向插入节点

• 链表长度+1

• 这里方法接受两个位置参数，index插入位置和value插入值

• 依旧创建新节点对象

• 判断是否为空

• 在链表不为空的条件下：

• def insert(self, index, value):node = Node(value)  if self.length == 0:    self.head.next = node  else:    i = 0    cur_node = self.head.next    while i != index:      cur_node = cur_node.next      i += 1    node.next = cur_node.next    cur_node.next = node  self.length += 1

• 给定值删除该值节点：

• 设置一个前驱节点(当找到需要删除的节点时，先让前驱节点指向删除节点的后继节点)

• for循环遍历链表

• 找到符合条件的值就让前驱节点指向，删除节点的后继节点，然后del删除node，Flag更改为True

• 没找到符合条件的值，就更新前驱节点，继续遍历

• 删除链表中给定的值我们需要遍历整个链表，因此需要创建一个可迭代对象

• 定义节点迭代方法

• def iter_node(self):  cur_node = self.head.next#当前节点  while cur_node.next != None:# 对除最后一个节点进行可迭代化处理    yield cur_node    cur_node = curnode.next  if cur_node.next == None:# 对尾节点进行可迭代化处理    yield cur_node

• 重写特殊方法–iter–，用来声明这个类是一个迭代器

• def __iter__(self): # 遍历列表节点  for node in self.iter_node():     yield node.value

• 首先定义一个Flag变量(默认为False)，用来表示删除状态

• 依旧判断链表是否为空

• 链表不为空时：

• def delete_node(self, value):    Flag = False    if self.length == 0:      return False    else:      previous_node = self.head  # 初始化前置节点为头结点      for node in self.iter_node():        if node.value == value:          previous_node.next = node.next # 前置节点指针指向当前节点的后继节点          del node          self.length -= 1          Flag = True        else:          previous_node = node  # 更新前置节点的值      return Flag

• 完整代码：

• # 定义链表节点类class Node(object):  def __init__(self, value=None, next=None):    self.value = value # 节点元素    self.next = next  # 指针# 单链表类class LinkedList(object):  def __init__(self):    self.head = Node() # 创建头结点    self.length = 0 # 初始化链表长度  def __len__(self):    return self.length  def __iter__(self): # 遍历列表节点    for node in self.iter_node():      yield node.value  def iter_node(self):    curnode = self.head.next    while curnode.next != None:      yield curnode      curnode = curnode.next    if curnode.next == None:      yield curnode  def head_insert(self, value): # 链表头部插入    node = Node(value)    if self.head.next == None:      self.head.next = node      node.next = None    else:      # 插入元素指针域指向原head元素      tmp_head = self.head.next # 原头指针节点存储到tmp_head      self.head.next = node # 新head指针指向node      node.next = tmp_head # 新插入节点指向原头指针节点    self.length += 1  def head_del(self): # 删除头结点,返回头结点的值    if self.head.next == None:      return False    else:      # 头指针指针域指向自己      self.head = self.head.next      self.length -= 1      return self.head.value  def append(self, value):  # 链表尾部添加结点    # 创建新插入的结点对象    node = Node(value)    if self.length == 0:      self.head.next = node  # 只有一个节点，指针指向自己    else:      curnode = self.head.next  # 变量curnode存放指针      while curnode.next != None:        curnode = curnode.next      curnode.next = node # 当为最后一个节点时，指针指向新插入节点    self.length += 1  # 这里的insert是指定值后面插入不是指定位置  def insert(self, index, value):    node = Node(value)    if self.length == 0:      self.head.next = node      self.length += 1    else:      for nd in self.iter_node():        if nd.value == index:  # 如果nd节点值等于index，则插入到nd后          tmp_node = nd.next # 将nd的指针存放到中间变量          nd.next = node # nd节点指向插入节点          node.next = tmp_node  # 插入节点指向原nd.next节点          self.length += 1          return True      return False  def replace(self, old_value, new_value):    index = 0    if self.length == 0:      return False    else:      for node in self.iter_node():        if node == old_value:          node.value = new_value          index += 1    if index != 0:      return index # 替换节点数量(存在节点值相同情况)    else:      return False  # 替换失败，未找到替换值  def delete_node(self, value):    Flag = False    if self.length == 0:      return False    else:      previous_node = self.head  # 初始化前置节点为头结点      for node in self.iter_node():        if node.value == value:          previous_node.next = node.next # 前置节点指针指向当前节点的后继节点          del node          self.length -= 1          Flag = True        else:          previous_node = node  # 更新前置节点的值      return Flag# 测试l = LinkedList()l.append(1)l.append(2)l.append(7)l.append(5)l.append(6)l.append(7)l.head_insert(3)print("当前链表长度：％s" ％l.length)#print("删除头结点为：％d"％ l.head_del())print("当前链表长度：％s" ％l.length)i = 1#l.delete_node(7)for node in l:  print("第％d个链表节点的值: ％d"％(i, node))  i += 1

  运行结果：

• 当前链表长度：7
   当前链表长度：7
   第1个链表节点的值: 3
   第2个链表节点的值: 1
   第3个链表节点的值: 2
   第4个链表节点的值: 7
   第5个链表节点的值: 5
   第6个链表节点的值: 6
   第7个链表节点的值: 7
   

希望本文所述对大家Python程序设计有所帮助。

来源：https://blog.csdn.net/one_Salted_FishGG/article/details/99859013