剑指offer试题——从尾到头打印链表

输入一个链表，从尾到头打印链表每个节点的值。

'''试题中定义好的类——节点'''
# class ListNode:
#     def __init__(self, x):
#         self.val = x
#         self.next = None


class Solution:
    # 返回从尾部到头部的列表值序列，例如[1,2,3]
    def printListFromTailToHead(self, listNode):
        # write code here
        l = []
        head = listNode
        while head:
            l.insert(0, head.val) #0是索引每次循环都将head.val的值插在索引为0的位置，可以想象，while head循环开始是listNode
                                  #中第一个节点，将第一个节点放在索引为0的位置，接着将第二个节点放在索引为0的位置，
                                 #当最后一个节点的数值域的值放在索引为0的位置时，此时得到的l中第一个元素就是最后一个节点的值
            head = head.next
        return l

知识点：

链表：http://zhaochj.github.io/2016/05/12/2016-05-12-%E6%95%B0%E6%8D%AE%E7%BB%93%E6%9E%84-%E9%93%BE%E8%A1%A8/

写的非常好的博客，很全面，下面做一些阅读该博客后的笔记和补充，原博客是一定要看的。

数组的优点

• 随机访问性强
• 查找速度快

数组的缺点

• 插入和删除效率低
• 可能浪费内存
• 内存空间要求高，必须有足够的连续内存空间。
• 数组大小固定，不能动态拓展

链表的优点

• 插入删除速度快
• 内存利用率高，不会浪费内存
• 大小没有固定，拓展很灵活。

链表的缺点

• 不能随机查找，必须从第一个开始遍历，查找效率低

-	数组	链表
读取	O(1)	O(n)
插入	O(n)	O(1)
删除	O(n)	O(1)

链表是实现了数据之间保持逻辑顺序，但存储空间不必按顺序的方法。可以用一个图来表示这种链表的数据结构：

　　　　　　　　　　　　　　　　图１：链表

链表中的基本要素：

1. 结点(也可以叫节点或元素)，每一个结点有两个域，左边部份叫值域，用于存放用户数据；右边叫指针域，一般是存储着到下一个元素的指针
2. head结点，head是一个特殊的结节，head结点永远指向第一个结点
3. tail结点，tail结点也是一个特殊的结点，tail结点永远指向最后一个节点
4. None，链表中最后一个结点指针域的指针指向None值，因也叫接地点，所以有些资料上用电气上的接地符号代表None

链表的常用方法：

1. LinkedList() 创建空链表，不需要参数，返回值是空链表
2. is_empty() 测试链表是否为空，不需要参数，返回值是布尔值
3. append(data) 在尾部增加一个元素作为列表最后一个。参数是要追加的元素，无返回值
4. iter() 遍历链表，无参数，无返回值，此方法一般是一个生成器
5. insert(idx,value) 插入一个元素，参数为插入元素的索引和值
6. remove(idx)移除1个元素，参数为要移除的元素或索引，并修改链表
7. size() 返回链表的元素数，不需要参数，返回值是个整数
8. search(item) 查找链表某元素，参数为要查找的元素或索引，返回是布尔值

节点类

python用类来实现链表的数据结构，节点（Node）是实现链表的基本模块，每个节点至少包括两个重要部分。首先，包括节点自身的数据，称为“数据域”(也叫值域)。其次，每个节点包括下一个节点的“引用”(也叫指针)

下边的代码用于实现一个Node类：

class Node:
    def __init__(self, data):
        self.data = data
        self.next = None

此节点类只有一个构建函数，接收一个数据参数，其中next表示指针域的指针，实例化后得到一个节点对象，如下：

node = Node(4)

此节点对象数据为4，指针指向None。

这样一个节点对象可以用一个图例来更形象的说明，如下：

　　　　　　　　　　　　　　图2:　节点

链表类

先来看LinkedList类的构建函数：

class LinkedList:
    def __init__(self):
        self.head = None
        self.tail = None

此类实例后会生成一个链表对象，初始化了head和tail节点，且两节点都指向None，实例化代码如下：

    
link_list = LinkedList()

也可以用图形象的表示这个链表对象，如下：

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　图3：空链表

注意：

1.节点是链表的基本构成元素，每个节点都有一个指针域和值域，每一个节点中可以存储不止一个数据，每一个节点可以存储的是一个数组

2.区分下面两个输入情况下，输出的不同

首先定义节点

class ListNode:
    def __init__(self, x):
        self.val = x
        self.next = None

实现从尾到头打印

class Solution:
    # 返回从尾部到头部的列表值序列，例如[1,2,3]
    def printListFromTailToHead(self, listNode):
        # write code here
        l = []
        head = listNodewhile head:
            l.insert(0, head.val)
            head = head.next
        return l

输入：

a=Solution()
listnode=ListNode([1,2,3])
a.printListFromTailToHead(listnode)

输出：

[[1, 2, 3]]

看起来似乎并没有倒序打印，这是因为，我们这里定义的是一个节点，并没有形成链表，因此[1,2,3]是存在一个节点当中的，就这一个节点，倒序打印没有意义

节点的组成是数据域和指针域，而链表的组成是头，尾，单独来看，头，尾本身都是节点

下面看节点构成链表，对链表进行操作

先定义节点node，然后定义链表LinkList

class Node:
    def __init__(self, data):
        self.data = data
        self.next = None

class LinkedList:
    def __init__(self):
        self.head = None
        self.tail = None
  
    def is_empty(self):
        return self.head is None
  
    def append(self, data):
        node = Node(data)
        if self.head is None:
            self.head = node
            self.tail = node
        else:
            self.tail.next = node
            self.tail = node
  
    def iter(self):
        if not self.head:
            return
        cur = self.head
        yield cur.data
        while cur.next:
            cur = cur.next
            yield cur.data
  
    def insert(self, idx, value):
        cur = self.head
        cur_idx = 0
        if cur is None:             # 判断是否是空链表
            raise Exception('The list is an empty list')
        while cur_idx < idx-1:   # 遍历链表
            cur = cur.next
            if cur is None:   # 判断是不是最后一个元素
                raise Exception('list length less than index')
            cur_idx += 1
        node = Node(value)
        node.next = cur.next
        cur.next = node
        if node.next is None:
            self.tail = node
  
    def remove(self, idx):
        cur = self.head
        cur_idx = 0
        if self.head is None:  # 空链表时
            raise Exception('The list is an empty list')
        while cur_idx < idx-1:
            cur = cur.next
            if cur is None:
                raise Exception('list length less than index')
            cur_idx += 1
        if idx == 0:   # 当删除第一个节点时
            self.head = cur.next
            cur = cur.next
            return
        if self.head is self.tail:   # 当只有一个节点的链表时
            self.head = None
            self.tail = None
            return
        cur.next = cur.next.next
        if cur.next is None:  # 当删除的节点是链表最后一个节点时
            self.tail = cur
  
    def size(self):
        current = self.head
        count = 0
        if current is None:
            return 'The list is an empty list'
        while current is not None:
            count += 1
            current = current.next
        return count
  
    def search(self, item):
        current = self.head
        found = False
        while current is not None and not found:
            if current.data == item:
                found = True
            else:
                current = current.next
        return found
  

输入：

link_list = LinkedList()
for i in range(150):
    link_list.append(i)

此时，link_list就是一个链表，链表的关键，head，tail

head，tail的本身就是一个节点，节点的两个基本组成数据域跟指针域，指针指向下一个节点的位置，这就是链表的不好之处，想要查找数据等只能遍历所有的节点

倒序打印

class Solution:
    # 返回从尾部到头部的列表值序列，例如[1,2,3]
    def printListFromTailToHead(self, listNode):
        # write code here
        l = []
        link_list = listNode
        while link_list.head:
            l.insert(0, link_list.head.data)
            link_list.head=link_list.head.next
        return l

输入：

a=Solution()
a.printListFromTailToHead(link_list)

输出：可见此时是倒序打印