构建一个链表python

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mob64ca12ef9b85 2024-10-25 06:21:01 ©著作权

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构建一个链表的指南

链表是一种基本的数据结构，允许我们在动态内存中存储数据。与数组不同，链表不需要在初始化时定义固定大小，它可以根据需要增加或减少节点。本文将指导你如何使用Python构建一个简单的链表。

链表构建流程

以下是构建链表的一般步骤：

步骤	描述
1. 定义节点	创建一个Node类来表示链表的节点
2. 创建链表	创建一个LinkedList类管理节点
3. 添加节点	实现添加新节点的方法
4. 展示链表	实现展示链表节点的方法

代码实现

1. 定义节点

首先，我们需要定义一个节点类，用于表示链表中的每一个元素。

class Node:
    def __init__(self, value):
        """初始化节点的值和指向下一个节点的指针"""
        self.value = value  # 节点的值
        self.next = None    # 指向下一个节点的指针

2. 创建链表

接下来，我们需要创建一个链表类，其中将包含节点的管理方法。

class LinkedList:
    def __init__(self):
        """初始化链表的头节点为None"""
        self.head = None  # 链表的头节点

3. 添加节点

然后，我们实现一个方法来向链表中添加新节点。

    def append(self, value):
        """向链表末尾添加新节点"""
        new_node = Node(value)  # 创建一个新的节点
        if not self.head:
            self.head = new_node  # 如果链表为空，则新节点成为头节点
            return
        
        last = self.head
        while last.next:  # 遍历到链表的最后一个节点
            last = last.next
        
        last.next = new_node  # 将新节点添加到链表末尾

4. 展示链表

最后，我们需要一个方法来展示链表中的所有节点。

    def display(self):
        """展示链表中的所有节点"""
        current = self.head
        while current:  # 遍历链表
            print(current.value, end=" -> ")  # 打印节点值
            current = current.next
        print("None")  # 链表结束标识

链表演示

接下来，让我们通过一个简单的例子来演示如何使用上述代码构建链表。

# 创建链表对象
linked_list = LinkedList()

# 添加节点
linked_list.append(1)
linked_list.append(2)
linked_list.append(3)

# 展示链表
linked_list.display()  # 输出: 1 -> 2 -> 3 -> None

序列图示例

以下是构建链表的序列图，展示了链表节点的创建与链接的过程：

sequenceDiagram
    participant C as Client
    participant NL as Node
    participant LL as LinkedList

    C->>LL: create LinkedList
    C->>NL: create Node(1)
    LL->>C: set head to Node(1)
    C->>NL: create Node(2)
    LL->>NL: last.next = Node(2)
    C->>NL: create Node(3)
    LL->>NL: last.next = Node(3)
    LL->>C: display()