介绍Python中如何通过类和方法来实现链表数据结构,并且给出示例代码。

作者:禅与计算机程序设计艺术

1.简介

链表(Linked list)是一种线性数据结构,其元素可以按顺序存储在内存中。链表由节点组成,每个节点包含一个数据元素和指向下个节点的指针。链表中的第一个节点称作头结点,尾结点往往没有指针。另外,单向链表只能从头结点到尾结点方向遍历,双向链表既可从头到尾,又可从尾到头。常用操作包括插入、删除、查找、遍历等。 对于链表来说,不同于数组,它并不要求元素按顺序存储,因此链表的随机访问能力较强。另一方面,链表由于无需预先分配存储空间,因而对内存的利用率高。但是,由于需要维护指针,对指针运算效率较低。除此之外,链表还有一个缺点就是不能动态调整大小,当链表中元素增加时,如果内存已经分配完毕,则需要申请新的内存,这就涉及到内存分配和回收的问题,这样会降低链表的运行速度。 本文将介绍如何在Python中实现链表数据结构,并给出示例代码。

2.基本概念术语说明

2.1 节点(Node)

链表的数据结构是一个以节点(Node)为基本单元的数据结构,每个节点包含两个部分:数据元素和指向下一个节点的引用。其中,数据元素通常是存放实际数据的字段或变量;而指针是用于指向下一个节点的链接,是一个地址值。

如上图所示,假设链表为整数类型,则每个节点包含两个字段:整数值data和整数值的指针next。data表示当前节点的数据元素,next表示该节点的下一个节点的地址。

2.2 头结点和尾节点

链表一般以头结点开始,

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