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一、无序列表抽象数据类型
二、实现无序列表#xff1a;链表
2.1 Node类
2.2 UnorderedList类
三、有序列表抽象数据类型
四、实现有序列表 列表是元素的集合#xff0c;其中每一个元素都有一个相对于其他元素的位置。更具体地说#xff0c;这种列表成为无序列表…目录
一、无序列表抽象数据类型
二、实现无序列表链表
2.1 Node类
2.2 UnorderedList类
三、有序列表抽象数据类型
四、实现有序列表 列表是元素的集合其中每一个元素都有一个相对于其他元素的位置。更具体地说这种列表成为无序列表。可以认为列表有第一个元素、第二个元素。第三个元素等等也可以称第一个元素为列表的起点称最后一个元素为列表的终点。为简单起见我们假设列表中没有重复的元素。
一、无序列表抽象数据类型
如前所述无序列表是元素的集合其中每一个元素都有一个相对于其他元素的位置。以下是无序列表支持的操作。
List()创建一个空列表。它不需要参数且会返回一个空列表。add(item)假设元素item之前不在列表中并向其中添加item。它接受一个元素作为参数无返回值。remove(item)假设元素item之前已经在列表中并从其中移除item。它接受一个元素作为参数并且修改列表。search(item)在列表中搜索元素item。它接受一个元素作为参数并且返回布尔值。isEmpty()检查列表是否为空。它不需要参数并且返回布尔值。length()返回列表中元素的个数。它不需要参数并且返回一个整数。append(item)假设元素item之前不在列表中并在列表的最后位置添加item。它接受一个元素作为参数无返回值。index(item)假设元素item已经在列表中并返回该元素在列表中的位置。它接受一个元素作为参数并且返回该元素的下标。insert(pos,item)假设元素item之前不在列表中同时假设pos是合理的值并在位置pos处添加元素item。它接受两个参数无返回值。pop()假设列表不为空并移除列表中的最后一个元素。它不需要参数且会返回一个元素。pop(pos)假设在指定位置pos存在元素并移除该位置上的元素。它接受位置参数且会返回一个元素。
二、实现无序列表链表
为了实现无序列表我们要构建链表。无序列表需要维持元素之间的相对位置但是并不需要在连续的内存空间中维护这些位置信息。如果可以为每一个元素维护一份信息即下一个元素的位置那么这些元素的相对位置就能通过指向下一个元素的链接来表示。
需要注意的是必须指明列表中第一个元素的位置。一旦知道第一个元素的位置就能根据其中的链接信息访问第二个元素接着访问第三个元素依此类推。指向链表第一个元素的引用被称作头。最后一个元素需要知道自己没有下一个元素。
2.1 Node类
节点是构建链表的基本数据结构。每一个节点对象都必须持有至少两份信息。首先节点必须包含列表元素我们称之为节点的数据变量。其次节点必须保存指向下一个节点的引用。在构建节点时需要为其提供初始值。Node类也包含访问和修改数据的方法以及指向下一个元素的引用。 tempNode(93)temp.getData()
93
特殊的Python引用值None在Node类以及之后的链表中起到了重要的作用。指向None的引用代表着后面没有元素。注意Node的构造方法将next的初始值设为None。由于这有时被称为“将节点接地”因此我们使用接地符号来代表指向None的引用。将None作为next的初始值是不错的做法。
class Node:def __init__(self,initdata):self.datainitdataself.nextNonedef getData(self):return self.datadef getNext(self):return self.nextdef setData(self,newdata):self.datanewdatadef setNext(self,newnext):self.nextnewnext
2.2 UnorderedList类
如前所述无序列表是基于节点集合来构建的每一个节点都通过显式的引用指向下一个节点。只要知道第一个节点的位置第一个节点包含第一个元素其后的每一个元素都能通过下一个引用找到。因此UnorderedList类必须包含指向第一个节点的引用。注意每一个列表对象都保存了指向列表头部的引用。
UnorderedList类的构造方法如下
class UnorderedList:def __init__(self):self.headNone
最开始构建列表时其中没有元素。与在Node类中一样特殊引用值None用于表明列表的头部没有指向任何节点。列表的头部指向包含列表的第一个元素的节点这个节点包含指向下一个节点元素的引用依此类推。非常重要的一点是列表类本身并不包含任何节点对象而只有指向整个链表结构中第一个节点的引用。
isEmpty方法如下
def isEmpty(self):return self.headNone
isEmpty方法检查列表的头部是否为指向None的引用。布尔表达式self.headNone当且仅当链表中没有节点才为真。由于新的链表是空的因此构造方法必须和检查是否为空保持一致。这体现了使用None表示链表末尾的好处。在Python中None可以和任何引用进行比较。如果两个引用都指向同一个对象那么它们就是相等的。
由于链表只提供一个入口头部因此其他所有节点都只能通过第一个节点以及next链表来访问。这意味着添加新节点最简便的位置就是头部或者说链表的起点。我们把新元素作为列表的第一个元素并且把已有的元素链接到该元素的后面。
add方法如下
def add(self,item):tempNode(item)temp.setNext(self.head)self.headtemp
由于头节点是唯一指向列表节点的外部引用因此如果颠倒第3行和第4行的顺序所有的已有节点都将丢失并且无法访问。
接下来要实现的方法——length、search以及remove——都基于链表遍历这个技术。遍历是指系统地访问每一个节点具体做法是用一个外部引用从列表的头节点开始访问。随着访问每一个节点我们将这个外部引用通过“遍历”下一个引用来指向下一个节点。
length方法
def length(self):currentself.headcount0while current!None:countcount1currentcurrent.getNext()return count
search方法
def search(self,item):currentself.headfoundFalsewhile current!None and not found:if current.getData()item:foundTrueelse:currentcurrent.getNext()return found
remove方法
def remove(self,item):currentself.headpreviousNonefoundFalsewhile not found:if current.getData()item:foundTrueelse:previouscurrentcurrentcurrent.getNext()if previousNone:self.headcurrent.getNext()else:previous.setNext(current.getNext())
三、有序列表抽象数据类型
在有序列表中元素的相对位置取决于它们的基本特征。它们通常以升序或者降序排列并且我们假设元素之间能进行有意义的比较。有序列表的众多操作与无序列表的相同。
OrderedList()创建一个空的有序列表。它不需要参数且会返回一个空列表。add(item)假设item之前不在列表中并向其中添加item同时保持整个列表的顺序。它接受一个元素作为参数无返回值。remove(item)假设item已经在列表中并从其中移除item。它接受一个元素作为参数并且修改列表。search(item)假设item已经在列表中并从其中移除item。它接受一个元素作为参数并且修改列表。search(item)在列表中搜索item。它接受一个元素作为参数并且返回布尔值。isEmpty()检查列表是否为空。它不需要参数并且会返回布尔值。length()返回列表中元素的个数。它不需要参数并且返回一个整数。index(item)假设item已经在列表中国并返回该元素在列表中的位置。它接受一个元素作为i参数并返回该元素的下标。pop()假设列表不为空并移除列表中的最后一个元素。它不需要参数且会返回一个元素。pop(pos)假设在指定位置pos存在元素并移除该位置上的元素。它接受位置参数且会返回一个元素。
四、实现有序列表
class OrderedList:def __init__(self):self.headNonedef search(self,item):currentself.headfoundFalsestopFalsewhile current!None and not found and not stop:if current.getData()item:foundTrueelse:if current.getData()item:stopTrueelse:currentcurrent.getNext()return founddef add(self,item):currentself.headpreviousNonestopFalsewhile current!None and not stop:if current.getData()item:stopTrueelse:previouscurrentcurrentcurrent.getNext()tempNode(item)if previousNone:temp.setNext(self.head)self.headtempelse:temp.setNext(current)previous.setNext(temp)
因为isEmpty和length仅与列表中的节点数目有关而与实际的元素值无关所以这两个方法在有序列表中的实现与在无序列表中一样。同理由于仍然需要找到目标元素并且通过更改链接来移除节点因此remove方法的实现也一样。剩下的两个方法search和add需要做一些修改。
