Python 实现静态链表案例详解

静态链表和动态链表区别

静态链表和动态链表的共同点是，数据之间"一对一"的逻辑关系都是依靠指针（静态链表中称"游标"）来维持。

静态链表

使用静态链表存储数据，需要预先申请足够大的一整块内存空间，也就是说，静态链表存储数据元素的个数从其创建的那一刻就已经确定，后期无法更改。

不仅如此，静态链表是在固定大小的存储空间内随机存储各个数据元素，这就造成了静态链表中需要使用另一条链表（通常称为"备用链表"）来记录空间存储空间的位置，以便后期分配给新添加元素使用。

这意味着，如果你选择使用静态链表存储数据，你需要通过操控两条链表，一条是存储数据，另一条是记录空闲空间的位置。

动态链表

使用动态链表存储数据，不需要预先申请内存空间，而是在需要的时候才向内存申请。也就是说，动态链表存储数据元素的个数是不限的，想存多少就存多少。

同时，使用动态链表的整个过程，你也只需操控一条存储数据的链表。当表中添加或删除数据元素时，你只需要通过 malloc 或 free 函数来申请或释放空间即可，实现起来比较简单。

python 实现的静态链表

静态链表的设计思维非常巧妙，通过索引、游标完成单向链表结构，相对于顺序结构的列表而言，节省了数据移位、内存碎片的开支。

python 实现的静态链表代码，静态链表采用的 list 结构存储。

class Node:
   def __init__(self, next, val=None):
       self.val = val  # 值
       self.next = next  # 游标。最后一个元素的游标必须是 0

class SLinkList:
   # 分配线性表长度、定义线性表
   def __init__(self, size=7):
       self.size = size
       self.link = [Node((i + 1) ％ self.size) for i in range(self.size)]

# 线性表清空
   def clearSLL(self):
       self.__init__()

# 线性表是否为空
   def isEmpty(self):
       return False if self.link[self.size - 1].next else True

# 查找空位置

def findEmpty(self):
       ind = self.size
       for i in range(1, self.size - 1):
           if self.link[i].val is None:
               ind = i
               break
       return ind

# 指定位置插入元素
   def insert(self, ind, ele):
       sua = -1
       # 前一个元素
       pre = self.size - 1
       # 插入元素的位置（第一个空位置）
       insertLoc = self.link[0].next
       # 条件判断
       if ind < 1 or ind >= pre or insertLoc >= self.size:
           return 0
       # 第一个元素的索引
       for i in range(1, self.size - 1):
           index = self.link[pre].next
           if i == ind:
               self.link[pre].next = insertLoc
               # 元素插入
               self.link[insertLoc].val = ele
               self.link[insertLoc].next = index
               # 首位元素
               self.link[0].next = self.findEmpty()
               sua = 1
               break
           if self.link[index].val is None:
               break
           pre = index
       return sua

# 查找线性表某位置的元素
   def getByIndex(self, ind):
       if ind < 1 or ind >= self.size - 1:
           return -1

index = self.link[self.size - 1].next
       if index == 0:
           return -1
       for i in range(1, ind):
           index = self.link[index].next

return self.link[index].val

# 查找线性表的元素所在位置
   def locateElement(self, ele):
       index = self.link[self.size - 1].next
       ind = -1
       if index == 0:
           return ind
       for i in range(1, self.size - 1):
           if self.link[index].val == ele:
               ind = i
               break
           if self.link[index].val is None:
               break
           index = self.link[index].next
       return ind

# 删除线性表指定位置的元素
   def deleteElement(self, ind):
       sua = -1
       # 前一个索引
       pre = self.size - 1
       for i in range(1, self.size - 1):
           index = self.link[pre].next
           # 当前位置是个空位置
           if self.link[index].val is None:
               break
           # 已经遍历到第i个位置
           if i == ind:
               self.link[pre].next = self.link[index].next
               self.link[index].val = None
               # 删除元素的游标指向备用链表
               self.link[index].next = self.link[0].next
               # 首位元素
               self.link[0].next = index
               sua = 1
               break
           pre = index
       return sua

# 按照线性表排序线性表遍历
   def travelLink(self):
       print("*" * 50)
       index = self.link[self.size - 1].next
       while self.link[index].val:
           print(
               f"value = {self.link[index].val} next = {self.link[index].next}"
           )
           index = self.link[index].next
       print("*" * 50)

# 按照索引遍历
   def traversingByIndex(self):
       print("*" * 50)
       for i in range(self.size):
           print(
               f"index = {i}, value = {self.link[i].val} next = {self.link[i].next}"
           )
       print("*" * 50)

if __name__ == '__main__':
   ll = SLinkList()
   ll.traversingByIndex()
   print(ll.isEmpty())
   print(ll.insert(1, 'A'))
   ll.travelLink()
   print(ll.insert(2, 'B'))
   ll.travelLink()
   print(ll.insert(1, 'C'))
   print(ll.insert(4, 'D'))
   ll.travelLink()
   ll.traversingByIndex()
   print(ll.deleteElement(3))
   ll.traversingByIndex()
   ll.travelLink()
   print(ll.isEmpty())
   print(ll.getByIndex(2))
   print(ll.locateElement('BcA'))
   print(ll.clearSLL())

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来源：https://blog.csdn.net/weixin_43955170/article/details/118629058