基本數據結構——線性結構（列表/無序表）

1.什麼是列表（List）?

一個數據項按照相對位置存放的數據集。特別的，被稱爲“無序表(unordered list)”，其中數據項只按照存放位置來索引，如第1個、第2個…、最後一個等。
如一個考試分數的集合“54,26,93,17,77,31”，如果用無序表來表示，就是[54,26,93,17,77,31]

2.抽象數據類型：無序表List的操作

3.用鏈表實現無序表

爲了實現無序表數據結構，可以採用鏈接表的方案。
雖然列表數據結構要求保持數據項的前後相對位置，但這種前後位置的保持，並不要求數據項一次存放在連續的存儲空間。
如下圖，數據項存放位置並沒有規則，但如果在數據項之間建立鏈表指向，就可以保持其前後相對位置。第一個和最後一個數據項需要顯式標記出來，一個是隊首，一個是隊尾，後面再無數據了。

3.1 鏈表實現

3.1.1 節點Node

鏈表實現的最基本元素是節點Node。
每個節點至少要包含2個信息：數據項本身以及指向下一個節點的引用信息。next爲None的意義是沒有下一個節點了。

3.1.2 節點Node的python實現

#定義節點
class Node:
    def __init__(self,initdata):
        self.data=initdata#把初始項傳進去，且下一節點設置爲空
        self.next=None
    def getData(self):
        return self.data  #返回數據項
    def getNext(self):
        return self.next  #返回下一個節點
    def setData(self,newdata):
        self.data=newdata #修改數據項
    def setNext(self,newnext):
        self.next=newnext#修改下一個節點的指向引用
temp=Node(93)#創建一個數據項爲93的節點
temp.getData()

3.2 鏈表實現無序表（UnorderedList）

可以採用鏈接節點的方式構建數據集來實現無序表。
鏈表的第一個和最後一個節點最重要。如果想訪問到鏈表中的所有節點，就必須從第一個節點開始沿着鏈接遍歷下去。所以無序表必須要有對第一個節點的引用信息。

class UnorderedList:
    def __init__(self):
        self.head=None
        
mylist=UnorderedList()
print(mylist.head)

隨着數據項的加入，無序表的head始終指向鏈條中的第一個節點。
注意！！！
無序表mylist對象本身並不包含數據項（數據項在節點中），其中包含的head只是對首個節點Node的引用。
判斷空表的isEmpty()很容易實現—return self.head ==None

3.2.1 鏈表實現：add方法實現

由於無序表並沒有限定數據項之間的順序，新數據項可以加入到原表的任何位置。按照實現的性能考慮，應添加到最容易加入的位置上。
由鏈表結構可知，要訪問整條鏈上的所有數據項，都必須從表頭head開始沿着next鏈接逐個向後查找。所以添加新數據項最快捷的位置時表頭，整個鏈表的首位置。

#定義節點
class Node:
    def __init__(self,initdata):
        self.data=initdata#把初始項傳進去，且下一節點設置爲空
        self.next=None
    def getData(self):
        return self.data  #返回數據項
    def getNext(self):
        return self.next  #返回下一個節點
    def setData(self,newdata):
        self.data=newdata #修改數據項
    def setNext(self,newnext):
        self.next=newnext#修改下一個節點的指向引用
        
def add(self,item):
    temp=Node(item)
    temp.setNext(self.head)
    self.head=temp

3.2.2 鏈表實現：size

size:從鏈條頭head開始遍歷到表尾，同時用變量累加經過的節點數。

python代碼實現

#定義節點
class Node:
    def __init__(self,initdata):
        self.data=initdata#把初始項傳進去，且下一節點設置爲空
        self.next=None
    def getData(self):
        return self.data  #返回數據項
    def getNext(self):
        return self.next  #返回下一個節點
    def setData(self,newdata):
        self.data=newdata #修改數據項
    def setNext(self,newnext):
        self.next=newnext#修改下一個節點的指向引用
def size(self):
    current=self.head
    count=0
    while current != None:
        count=count+1
        current=current.getNext()
    return count

3.2.3 鏈表實現：search

從鏈表頭head開始遍歷到表尾，同時判斷當前節點的數據項是否爲目標。

python代碼實現

#定義節點
class Node:
    def __init__(self,initdata):
        self.data=initdata#把初始項傳進去，且下一節點設置爲空
        self.next=None
    def getData(self):
        return self.data  #返回數據項
    def getNext(self):
        return self.next  #返回下一個節點
    def setData(self,newdata):
        self.data=newdata #修改數據項
    def setNext(self,newnext):
        self.next=newnext#修改下一個節點的指向引用

def search(self,item):
    current=self.head
    isOK=False
    while current !=None and not isOK:
        if current.getData()==item:
            isOK=True
        else:
            current=current.getNext()
    return isOK

3.2.4 鏈表實現：remove(item)方法

（1）首先找到item，這個過程跟search一樣，但在刪除節點時，需要特別的技巧
current指向的是當前匹配數據項的節點，而刪除需要把前一個節點的next指向current的下一個節點。所以，我們在search current的同時，還要維護前一個（previous）節點的引用。

（2）找到item之後，current指向item節點，previous指向前一個節點，開始執行刪除時，需要區分兩種情況：current是個首節點或者是位於鏈條中間的節點。

python代碼實現

#定義節點
class Node:
    def __init__(self,initdata):
        self.data=initdata#把初始項傳進去，且下一節點設置爲空
        self.next=None
    def getData(self):
        return self.data  #返回數據項
    def getNext(self):
        return self.next  #返回下一個節點
    def setData(self,newdata):
        self.data=newdata #修改數據項
    def setNext(self,newnext):
        self.next=newnext#修改下一個節點的指向引用
        
def remove(self,item):
    previous=None
    current=self.head
    found=False
    while not found:
        if current.getData()==item:
            found=True
        else:
            previous=current
            current=current.getNext()
    if previous==None:
        self.head=current.getNext()
    else:
        previous.setNext(current.getNext())