Python-链表数据结构学习（1）

一、什么是链表数据？

链表是一种通过指针串联在一起的数据结构，每个节点由2部分组成，一个是数据域 ，一个是指针域 （存放下一个节点的指针）。最后一个节点的指针域指向null （空指针的意思），链表的入口节点称为链表的头结点 也就是head 。

链表结构如下图

二、链表的类型

1、单链表每个节点的指针指向一个方向，只可单方向查询数据，如上图所示。

2、双链表，每个节点可以有2个指针域，既可指向下一个节点，也可指向上一个节点，双链表既可以向前查询，也可以向后查询。

如图3、循环链表：链表首尾相连，可以用来解决约瑟夫环问题。如图
三、链表的存储方式

链表的存储于数组不同，数组在空间中可以是连续的，而链表是通过指针域的指针将不连续的数据存储在空间各个节点中的，因此指针和节点在链表数据的应用中非常关键。所以链表中的节点在内存中不是连续分布的，而是散乱分布在内存中的某地址上，分配机制取决于操作系统的内存管理。

四、链表的定义

了解了链表的结构组成，我们来了解一下链表的Python 实现，链表作为一个类，他需要构造。

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class ListNode:
    def __init__(self, val, next=None):##定义一个列表函数，包含数据值和指针（）
        self.val = val #定义列表节点的self.val为val
        self.next = next #定义列表指针的self.next为next

五、常见的链表操作

1、删除节点

如图想要删除D节点，就要先将D节点上一个指针指向E节点，在Python语言中，会自动将D节点释放掉，此时就可以删除D节点了。

2、节点添加
如图想要在D节点前添加F节点，需要先把C节点指向F节点，然后再把F节点的指针指向D节点，在这个过程中Python系统会自动释放C到D的指针指向。

链表的增添和删除都是O(1)操作，也不会影响到其他节点。

但是要注意，要是删除第五个节点，需要从头节点查找到第四个节点通过next指针进行删除操作，查找的时间复杂度是O(n)。

六、链表和数组操作比较

数组在定义的时候，长度就是固定的，如果想改动数组的长度，就需要重新定义一个新的数组。

链表的长度可以是不固定的，并且可以动态增删，适合数据量不固定，频繁增删，较少查询的场景。

Leetcode203题

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# Definition for singly-linked list.
# class ListNode:
#     def __init__(self, val=0, next=None):
#         self.val = val
#         self.next = next
class Solution:
    def removeElements(self, head: Optional[ListNode], val: int) -> Optional[ListNode]:
        cur=dummy=ListNode(next=head) ##构建一个虚拟哨兵节点，使得他的指针指向头结点
        while cur.next: ##当当前节点的指针存的时候
            if cur.next.val==val: ##如果当前节点的下一个节点的值等于指定的值，
                cur.next=cur.next.next #则删除下一个节点
            else:
                cur=cur.next #否则当前链表向下一个节点移动
        return dummy.next #返回链表（因为dummy是头结点前的一个虚拟节点，所以返回的是dummy.next）

复制代码

# Definition for singly-linked list.
# class ListNode:
#     def __init__(self, val=0, next=None):
#         self.val = val
#         self.next = next
class Solution:
    def reverseList(self, head: Optional[ListNode]) -> Optional[ListNode]:
        cur=head
        pre=None
        while cur:
            tem=cur.next##保存cur后续数据
            cur.next=pre##cur指针方向改变
            pre=cur ##把当前的cur付给pre，进行下一次循环
            cur=tem ##把之前保存的cur后续数据再赋值给当前的cur，进行下一次循环
        return pre