在学习Python数据结构的过程中,链表是一个非常基础且重要的概念。虽然Python内置了列表(list),但在某些场景下,使用链表能带来更高的效率或更灵活的结构设计。本教程将带你从零开始,通过多个链表应用实例,深入理解Python链表的原理与使用方法,即使你是编程小白也能轻松上手!
链表是一种线性数据结构,由一系列节点(Node)组成。每个节点包含两部分:数据(data)和指向下一个节点的指针(next)。与数组不同,链表中的元素在内存中不是连续存储的。
首先,我们需要定义链表的基本单元——节点(Node):
class ListNode: def __init__(self, val=0, next=None): self.val = val # 节点存储的数据 self.next = next # 指向下一个节点的指针 下面我们创建一个包含 1 → 2 → 3 的链表,并编写一个函数来打印所有节点的值:
# 创建链表:1 -> 2 -> 3head = ListNode(1)head.next = ListNode(2)head.next.next = ListNode(3)# 遍历并打印链表def print_list(head): current = head while current: print(current.val, end=" -> ") current = current.next print("None")print_list(head) # 输出:1 -> 2 -> 3 -> None 在链表头部插入是最简单的插入操作,只需将新节点的 next 指向原头节点,并更新头节点即可:
def insert_at_head(head, val): new_node = ListNode(val) new_node.next = head return new_node # 新节点成为新的头节点# 使用示例head = insert_at_head(head, 0) # 插入0到头部print_list(head) # 输出:0 -> 1 -> 2 -> 3 -> None 删除操作需要特别注意头节点的情况。我们编写一个函数,删除链表中所有值等于 target 的节点:
def delete_node(head, target): # 处理头节点就是要删除的情况 while head and head.val == target: head = head.next current = head while current and current.next: if current.next.val == target: current.next = current.next.next else: current = current.next return head# 使用示例head = delete_node(head, 2)print_list(head) # 输出:0 -> 1 -> 3 -> None 虽然Python有强大的内置列表,但掌握链表操作教程中的技巧对理解底层数据结构、准备技术面试、优化特定算法(如LRU缓存)都至关重要。链表在动态内存分配、实现栈/队列、图结构等领域有广泛应用。
通过以上几个Python链表的简单实例,你应该已经掌握了链表的基本创建、遍历、插入和删除操作。记住,多动手写代码是掌握数据结构的关键!建议你尝试自己实现“反转链表”、“查找中间节点”等经典问题,进一步巩固所学知识。
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