单链表操作之插入

一、在开始处插入

链表结构存在优于线性操作的几种操作。再某些情况下，这些操作使得链表结构比数组更加合适。第一种情况就是在结构的开始处插入一项。如下：

# coding: utf-8
class Node(object):
    def __init__(self, data, next=None):
        self.data = data
        self.next = next


head = None

for count in range(1,6):
    head = Node(count, head)
    print head.data, head.next,head

newItem = 100
head = Node(newItem, head)

下图记录了这个操作的两种情况。在第一种情况下，head指针是None，因此向结构中插入了第1项。第2种情况下，将第2项插入到了同一结构的开头处。

注意第2种情况，不需要复制数据并向下移动，并且不需要额外的内存。这意味着，在一个链表结构的开始处插入数据，时间和内存都是常数，这与数组的响应操作有所不同。

二、在行尾插入

 在一个数组的行尾插入一项（python的oppend操作）需要的时间和内存都是常数，除非必须调整数组大小。对于单链表来说，在行尾插入一项必须考虑如下两种情况：

• head指针为None，此时，将head指针设置为新的节点。
• head指针不为None，此时，代码将搜索最后一个节点，并将其next指针指向新的节点。

第2种情况又回到遍历模式。其形式如下：

# coding: utf-8
class Node(object):
    def __init__(self, data, next=None):
        self.data = data
        self.next = next
        
head = None

for count in range(1,4):  # 为了尽量减少下图的步骤，此处创建有3个节点的单链表
    head = Node(count, head)
    print head.data, head.next,head
        
newItem = 100
newNode = Node(newItem)
if head is None:
    head = newNode
else:
    probe = head
    while probe.next != None:
        probe = probe.next
    probe.next = newNode

while head.next:
    head = head.next
    print head.data

这样就在head链表末尾插入一个新的链接。该操作在时间上是线性的，在空间是是常数的。

 

三、在任何位置插入

在数组第i个位置插入一项，需要将从位置i到n+1的项都想下移动。因此，实际上是在当前位于i位置的项的前面插入了一项，从而让新的项占据了i位置，而旧的项则占据了i+1的位置。

在一个链表中的第i个位置插入一项，也必须处理相同的情况。在i的位置插入一项，首先必须找到位置为i-1（如果i<n）或n-1（如果i>=n）的节点。然后考虑如下两种情况：

• 该节点的next指针weiNone。意味着，i>=n，因此应该将新的项放在链表结构的末尾。
• 该节点的next指针不为None，意味着，0<i<n，因此必须将新的项放在位于i-1和i的节点之间。

和搜索第i项相同，插入操作必须计数节点，直到到达了想要的位置。然而，由于目标索引可能会大于或等于节点的数目，因此在搜索中，必须小心避免超出链表结构的末尾。为了解决这一问题，循环有一个额外的条件，就是测试当前节点的next指针，看看这个节点是否为最后一个节点。形式如下：

# coding: utf-8
class Node(object):
    def __init__(self, data, next=None):
        self.data = data
        self.next = next

head = None

for count in range(1,4):
    head = Node(count, head)
    print head.data, head.next,head
    
index = 2
newItem = 100

if head is None or index <= 0:
    head = Node(newItem, head)
    
else:
    probe = head
    while index > 1 and probe.next != None:
        probe = probe.next
        index -= 1
    probe.next = Node(newItem, probe.next)

下图展示了包含3个项的链表结构的第二个位置插入一项的情况。

 

和使用了遍历模式的单链表结构操作一样，这个操作也是线性的。然而，它使用的内存确是常数的。

结束！