@Author：Runsen
@Date：2020/6/19
人生最重要的不是所站的位置，而是内心所朝的方向。只要我在每篇博文中写得自己体会，修炼身心；在每天的不断重复学习中，耐住寂寞，练就真功，不畏艰难，奋勇前行，不忘初心，砥砺前行，人生定会有所收获，不留遗憾 (作者：Runsen )
作者介绍：Runsen目前大三下学期，专业化学工程与工艺，大学沉迷日语，Python， Java和一系列数据分析软件。导致翘课严重，专业排名中下。.在大学60%的时间决定今天比昨天要更加努力。
我的Python教程，不断整理，反复学习
今日，我决定继续更新Python教程，今天就开始了六十八、Python | Leetcode链表系列(上篇)。
链表 Linked List
链表由许多结点(也可以叫节点或元素)组成，每一个结点有两个域，左边部份叫值域 data，用于存放用户数据；右边叫指针域 next，一般是存储着到下一个元素的指针。head结点(头节点)，head是一个特殊的结节，head结点永远指向第一个结点，tail结点(尾节点)，tail结点也是一个特殊的结点，tail结点永远指向最后一个节点，tail.next = None。
节点结构
上面四个节点 abcd 组成一个链表，每一个节点都包含 data 和 next，尾节点的 next 指向 None。
链表中的元素都会两个属性，一个是元素的值，另一个是指针，此指针标记了下一个元素的地址，每一个数据都会保存下一个数据的内存的地址，通过此地址可以找到下一个数据，任意位置插入元素和删除元素效率较高，时间复杂度为O(1)。
要需要访问某个位置的数据，需要从第一个数据开始找起，依次往后遍历，直到找到待查询的位置，故可能在查找某个元素时，时间复杂度达到O(N)
优点： 1.任意位置插入元素和删除元素的速度快，时间复杂度为O(1) 2.内存利用率高，不会浪费内存 缺点：
- 随机访问效率低，时间复杂度为0(N)
双链表 Doubly Linked List
双向链表也叫双链表，是链表的一种，它的每个数据结点中都有两个指针，分别指向直接后继和直接前驱。所以，从双向链表中的任意一个结点开始，都可以很方便地访问它的前驱结点和后继结点。
代码实现
下面以class类创建节点， 每个节点包含当前节点所要存的数据data，和指向下一节点的指针。
节点类的定义很简单，节点只有两个属性，data 和 next，next指向下一个节点。定义完节点类后，可以创建节点，但是还需要将节点连接在一起，构成链表才可以。
class Node: '''定义节点类''' def __init__(self, data): self.data = data #值域，存储数据 self.next = None #指针域，存储下一元素的地址#定义四个节点a = Node(86)b = Node(19)c = Node(4)d = Node(12)#最简单的方法将四个节点连接a.next = bb.next = cc.next = dhead = a#依次输出节点的值while head is not None: print(head.data) head = head.next#输出为 86 19 4 12链表的实现
定义一个链表类来实现链表，同时可以定义对链表的简单操作，比如对链表进行添加节点，移除节点，插入节点等方法。
class LinkedList: '''定义链表类''' def __init__(self): #不需要参数，返回值是空链表 self.head = None #头节点 self.tail = None #尾节点定义类方法，判断链表是否为空。
def is_empty(self): '''判断链表是否为空''' return self.head is None定义类方法，向链表末尾新的节点。
def append(self, data): '''向链表里添加节点''' node = Node(data) #创建一个节点实例 if self.head is None: #判断链表是否为空 self.head = node #如果是空链表，添加一个节点，头节点就是尾节点 self.tail = node else: self.tail.next = node #tail为尾节点，在尾节点添加新节点，尾节点的指针域 self.tail = node #指向下一节点，这时新的尾节点就是node节点定义类方法，实现遍历链表元素。
def iter(self): '''遍历链表,函数返回的是一个生成器''' if not self.head: #遍历从链表的头节点开始，如果不是，返回 return current = self.head #将head节点赋值给current,当前节点 yield current.data #包含yield语句的函数都被称为生成器。 while current.next: current = current.next yield current.data定义类方法，实现在链表指定位置插入新的节点。
def insert(self, index, vaule): '''在链表的指定索引插入一个新的节点''' current = self.head current_index = 0 #head节点的索引为0 if self.head is None: #如果链表为空 raise Exception("The list is an empty list") while current_index要向 a 和 b节点之间插入一个新的节点 e ，需要将 e.next = a.next，之后再将 a.next = e，这是插入一个新的节点的关键。
定义类方法，实现移除链表指定索引的节点。
def remove(self, index): '''移除链表指定索引元素''' current = self.head current_index = 0 if self.head is None: # 空链表时 raise Exception('The list is an empty list') while current_index定义类方法，返回链表的长度(节点的数量)。
def size(self): '''返回链表长度''' current = self.head count = 0 if current is None: return 'The list is an empty list' while current is not None: count += 1 current = current.next return count最后，来实现一下链表的一些简单操作。
if __name__ == '__main__': l = LinkedList() #创建一个链表对象，空链表 for i in range(10): #向链表里添加节点 l.append(i) print(list(l.iter())) #遍历链表元素 #输出为[0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9] l.insert(2, 10) #在索引2处插入10 print(list(l.iter())) #遍历链表元素 #输出为[0, 1, 10, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9] l.remove(0) #移除索引为0的节点 print(list(l.iter())) #遍历链表元素 #输出为[1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9] print(l.size()) #输出链表的长度 输出为10LeetCode 第 2题：两数相加
#给出两个 非空 的链表用来表示两个非负的整数。其中，它们各自的位数是按照 逆序 的方式存储的，并且它们的每个节点只能存储 一位 数字。 # 如果，我们将这两个数相加起来，则会返回一个新的链表来表示它们的和。 # 您可以假设除了数字 0 之外，这两个数都不会以 0 开头。 # 示例： # 输入：(2 -> 4 -> 3) + (5 -> 6 -> 4)#输出：7 -> 0 -> 8#原因：342 + 465 = 807# # Related Topics 链表 数学思路一：将链表转化列表，反转列表 用join方法拼接数字 切片[::-1]，将sum转化成链表res
# class ListNode:# def __init__(self, x):# self.val = x# self.next = Noneclass Solution: def addTwoNumbers(self, l1: ListNode, l2: ListNode) -> ListNode: # 将链表转化列表 val1, val2 = [l1.val], [l2.val] while l1.next: val1.append(l1.next.val) l1 = l1.next while l2.next: val2.append(l2.next.val) l2 = l2.next # 反转列表 用join方法拼接数字 切片[::-1] num_1 = ''.join([str(i) for i in val1[::-1]]) num_2 = ''.join([str(i) for i in val2[::-1]]) sums = str(int(num_1) + int(num_2))[::-1] # 将sum转化成链表res # 头节点 res = head = ListNode(int(sums[0])) for i in range(1, len(sums)): # 拼接 head.next = ListNode(int(sums[i])) head = head.next return res
思路二：将结果保存在一个新的链表中，使用两个指针，一个指向头节点，用于返回结果，另一个指向当前节点，用于计算并保存结果。遍历两个输入链表，逐位进行相加，若某一个链表遍历到了结尾，则取 0 参与运算。每一位的数字为两个数字对应位以及进位之和除 10 的余数，而该位是否有进位则是这个和除 10 的商。
优化：不需要将整个数的和求出，只需要每一位对应相加，
class Solution: def addTwoNumbers(self, l1: ListNode, l2: ListNode) -> ListNode: # 判断0还是1 res = 0 root = n = ListNode(0) while l1 or l2 or res: v1 = v2 = 0 if l1: v1 = l1.val l1 = l1.next if l2: v2 = l2.val l2 = l2.next # divmod() 函数把除数和余数运算结果结合起来，返回一个包含商和余数的元组(a // b, a % b)。 res, val = divmod(v1 + v2 + res, 10) n.next = ListNode(val) n = n.next return root.next
