python 实现单链表

参考《数据结构与算法：python语言描述》（裘宗燕）
链表（也叫线性表）定义：链表是一种动态的数据结构，可以由一组任意的存储结构组成，每个元素作为一个结点，每个结点由数据域和指针域构成。

实现一个链表需要的条件：

1. 能直接或间接的找到表中首元素
2. 从表中任一元素出发，能找到它之后的下一元素
   线性表有两种存储方式： a.顺序表（将元素保存在连续的存储区） b.链表
   链表的实现方式如下：
   1.把表中的元素分别存储在一批独立的存储块（称为表结点）里
   2.保重从组成表结构中的任一个结点可以找到与其相关的下一个结点
   3.在前一结点里用链接的方式显示的记录与下一结点之间的联系

说明：拿python来说，我们可以使用类来构成一个结点，然后增加两个属性，一个数据属性，一个指针属性，这样就可以构成一个简单的结点。

抽象一个链表：

ADT List:

List(self)
is_empty(self)
len(self)
prepend(self,elem)
append(self,elem)
insert(self,elem,i)
del_first(self)
del_last(self)
del(self,i)
search(self,elem)
forall(self,op)

定义一个结点

class LNode:
    def __init__(self, data, next_=None):
        self.data = data
        self.next_ = next_

单链表

class LinkedList:

    def __init__(self):
        # 头指针
        self.head = None
        # 尾指针
        self.tail = None

    def append(self, data):
        # 实例化一个结点
        node = LNode(data)
        # 如果是空链表
        if not self.head:
            self.head = node
            self.tail = node
        else:
            self.tail.next_ = node
            self.tail = node

    def insert(self, index, value):
        cur = self.head
        cur_index = 0
        if not cur:
            raise Exception('This is en empty linked list')
        # 查找插入位置的上一个结点（这步没有考虑好最后一个结点指向None的问题）
        while cur_index < (index - 1):
            cur = cur.next_
            if not cur:
                raise Exception('list length less than index ')
            cur_index += 1

        node = LNode(value)        
        node.next_ = cur.next_
        cur.next_ = node

        # 如果结点链接域指向None
        if not node.next_:
            self.tail = node

    def remove(self, index):
        cur = self.head
        cur_index = 0
        if not cur:
            raise Exception('This is en empty linked list')

        while cur_index < (index - 1):
            cur = cur.next_
            if not cur:
                raise Exception('List length less than index')
            cur_index += 1
        if index == 0:
            self.head = cur.next_
            return
        if self.head is self.tail:
            self.head = None
            self.tail = None
            return
        cur.next_ = cur.next_.next_
        if not cur.next_:
            self.tail = cur.next_

    def iter(self):
        if not self.head:
            return None
        cur = self.head
        yield cur.data
        while cur.next_:
            cur = cur.next_
            yield cur.data

    def is_empty(self):
        return not self.head

    if __name__ == 'main':
        ll = LinkedList()

        for i in range(5):
            ll.append(i)
        ll.insert(2, 'r')
        print(list(ll.iter()))

        ll.remove(5)
        print(list(ll.iter()))
        print(ll.sort())