本文共计2868个文字，预计阅读时间需要12分钟。

Python实现单链表，关于链表（LinkedList）是利用多个节点（Node）按特定顺序排列的数据结构。每个节点包含数据和指向下一个节点的引用。以下是对单链表原理与实现方法的简要描述：

单链表由一系列节点组成，每个节点包含：- 数据域：存储实际数据。- 指针域：指向链表中下一个节点的引用。

单链表的基本操作包括：- 创建节点- 插入节点- 删除节点- 查找节点- 遍历链表

以下是一个简单的Python单链表实现示例：

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

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

def append(self, data): new_node=Node(data) if not self.head: self.head=new_node return last_node=self.head while last_node.next: last_node=last_node.next last_node.next=new_node

def print_list(self): cur_node=self.head while cur_node: print(cur_node.data, end=' ') cur_node=cur_node.next print()

使用示例llist=LinkedList()llist.append(1)llist.append(2)llist.append(3)llist.print_list() # 输出：1 2 3

以上代码展示了如何创建单链表、添加节点和遍历链表。

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：

  • 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：

    • 插入节点既是链表头指针指向的节点也是尾节点(指向None)

  • 链表不为空：

    • 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

  • 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：

  • 依旧是先判断链表是否为空，为空则返回False

  • 链表不为空时：

    • 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

  • 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：

  • 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：

    • 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

  • 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：

  • 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：

    • 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

  • 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：

  • 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：

    • 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

  • 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
  

更多关于Python相关内容感兴趣的读者可查看本站专题：《Python数据结构与算法教程》、《Python加密解密算法与技巧总结》、《Python编码操作技巧总结》、《Python函数使用技巧总结》、《Python字符串操作技巧汇总》及《Python入门与进阶经典教程》

希望本文所述对大家Python程序设计有所帮助。