Python面试问题指南：如何编码链表

什么是链表？

链表是一种数据结构，由许多称为“节点”的迷你数据结构组成。节点链接在一起形成一个列表。

整个链表，由3个节点链接在一起组成。

每个节点包含2个属性

1. 它的价值。这可以是任何东西：整数，字符，字符串，对象等。
2. 指向序列中下一个节点的指针。

一些定义

头节点：头节点只是链表中的第一个节点。从上面的例子可以看出，包含'5'的节点是第一个节点，因此是头部。

'尾节点：尾节点是序列中的最后一个节点。由于它是最后一个节点，因此它指向null，因为序列中没有下一个节点。在上面的示例中，包含“3”的节点将是尾节点。

单身联系与双重联系

在链接列表方面，有两种主要类型。

那些“单独”联系的，以及那些“双重”联系的。

单独链接意味着每个节点仅指向最多1个其他节点，即其前面的节点。这在上面的例子中展示。

双重链接意味着每个节点可以指向其他2个节点，前面的节点和它 后面的节点。 正如我们从下面的例子中可以看到的那样，由于头节点之前没有节点（即5），因此其中一个指针指向null。

代码是如何工作的呢？

编码链接列表可能是4行问题或400行问题。这取决于你想要如何接近它。

在最简单的层面上，就像我们讨论的那样，链表只是一堆连接的节点。

因此，我们真正需要创建此结构的只是一个节点对象。

class linkedListNode:
    def __init__(self, value, nextNode=None):
        self.value = value
        self.nextNode = nextNode

在这里我们可以看到我们只是创建了一个具有value和nextNode属性的类。

要创建节点，我们只需传入一个值。

node1 = linkedListNode("3") # "3"
node2 = linkedListNode("7") # "7"
node3 = linkedListNode("10") # "10"

在这里，我们创建了3个单独的节点。

下一步就是将它们连接在一起。

node1.nextNode = node2 
node2.nextNode = node3

上面的第一行使node1指向node2：

“3”→“7”

上面的第二行使node2指向node3：

“7”→” 10"

总之，我们留下了一个链接列表，如下所示：

“3”→” 7" →” 10" →null

注意：“10”指向null，因为没有为node3分配nextNode，并且默认的nextNode为Null。

就像我之前提到的，有很多不同的方法可以做到这一点。这只是最简单的。

遍历链接列表

如果您正在进行编程访谈，并且您会收到链接列表问题，那么您将无法获得所有节点。

所有你得到的是头节点。

从该头节点，您必须获得列表的其余部分。

首先让我们了解如何从 Python 中的节点获取值和nextNode。

假设我们有一个名为'node'的节点。

获取节点的值：

node.value

获取节点的nextNode：

node.nextNode

Traversal

我们要做的第一件事就是创建一个名为“currentNode”的变量来跟踪我们所处的节点。我们首先想要将它分配给我们的头节点。

currentNode = head

现在我们要做的就是检查当前节点是否为Null。如果不是，我们将'currentNode'等于'currentNode'的'nextNode'。

currentNode = node1
while currentNode is not None:
    currentNode = currentNode.nextNode

假设我们有以下链接列表：“3”→“7”→“10”。

我们的头和第一个'currentNode'是“3”。

当我们这样做

currentNode = currentNode.nextNode

我们将'currentNode'重新分配给当前节点的邻居，在这种情况下是“7”。

这将继续，直到currentNode指向None，在这种情况下循环停止。

这是在Python中遍历链表的基本方法。

链接到Github上的代码。

插入元素

将元素插入链接列表时，除非另有说明，否则将其插入后面。

我们使用以下示例：

“3”→” 7" →” 10" →空

假设我们要插入一个“4”。

我们只需找到尾节点，在本例中为“10”，并将其nextNode设置为“4”节点。

“3”→” 7" →” 10" →‘4’→null

node4 = linkedListNode("4")
node3.nextNode = node4

假设我们在一个访谈中，我们只有head节点。我们只需遍历LinkedList即可找到尾部。一旦我们得到尾部，我们只需将其nextNode设置为我们创建的新节点。

def insertNode(head, valuetoInsert):
    currentNode = head
    while currentNode is not None:
        if currentNode.nextNode is None:
            currentNode.nextNode = linkedListNode(valuetoInsert)
            return head
        currentNode = currentNode.nextNode

删除元素

删除可能会有点棘手。

我们来看同样的例子。

“3”→” 7" →” 10" →null

如果我们想要删除“7”，我们需要做的就是将“3”指向“10”，以便永远不会引用“7”。

“3”→” 10" →null

要做到这一点，我们必须遍历列表，同时不仅要跟踪currentNode，还要跟踪 previousNode。

我们还必须考虑头节点是我们想要删除的节点。

在下面的代码中，我们只删除要删除的值的第一个实例。

请注意，有很多方法可以实现这一点，下面的解决方案可能不是您生活中最清晰的代码。然而，在采访的热度中，面试官可能不会期望教科书完美的代码。

def deleteNode(head, valueToDelete):
    currentNode = head
    previousNode = None
    while currentNode is not None:
        if currentNode.value == valueToDelete:
            if previousNode is None: 
                newHead = currentNode.nextNode
                currentNode.nextNode = None
                return newHead # Deleted the head
            previousNode.nextNode = currentNode.nextNode
            return head
        previousNode = currentNode
        currentNode = currentNode.nextNode
    return head # Value to delete was not found.

在上面的代码中，一旦我们找到要删除的节点，我们将前一节点的“nextNode”设置为已删除节点的“nextNode”，以将其完全从列表中删除。

大O时间复杂性分析

注意这些是上述节点结构的时间复杂性，最有可能出现在访谈中。在实际情况中，您可以将属性存储在LinkedList类中以降低这些复杂性。

'n'=链接列表中的元素数量。

插入到链接列表的后面 -我们遍历所有n个元素以找到尾部并插入我们的新节点。 O(n)

插入链接列表的前面 - 我们只需创建新节点并将其nextNode设置为head。无需遍历列表。 O（1）

遍历 - 我们 遍历 所有n个元素。 O(n)

删除 - 最糟糕的情况是，我们删除的节点是最后一个节点，导致我们遍历整个列表。 O(n)

现在您已经掌握了处理链表面试问题所需的基本知识!