数组
数组的设计
数组设计之初是在形式上依赖内存分配而成的，所以必须在使用前预先请求空间。这使得数组有以下特性：
1、请求空间以后大小固定，不能再改变（数据溢出问题）；
2、在内存中有空间连续性的表现，中间不会存在其他程序需要调用的数据，为此数组的专用内存空间；
3、在旧式编程语言中（如有中阶语言之称的C），程序不会对数组的操作做下界判断，也就有潜在的越界操作的风险（比如会把数据写在运行中程序需要调用的核心部分的内存上）。
因为简单数组强烈倚赖电脑硬件之内存，所以不适用于现代的程序设计。欲使用可变大小、硬件无关性的数据类型，Java等程序设计语言均提供了更高级的数据结构：ArrayList、Vector等动态数组。
Python的数组
从严格意义上来说:Python里没有严格意义上的数组。
List可以说是Python里的数组，下面这段代码是CPython的实现List的结构体:
typedef struct { PyObject_VAR_HEAD /* Vector of pointers to list elements. list[0] is ob_item[0], etc. */ PyObject **ob_item; /* ob_item contains space for 'allocated' elements. The number * currently in use is ob_size. * Invariants: * 0 <= ob_size <= allocated * len(list) == ob_size * ob_item == NULL implies ob_size == allocated == 0 * list.sort() temporarily sets allocated to -1 to detect mutations. * * Items must normally not be NULL, except during construction when * the list is not yet visible outside the function that builds it. */ Py_ssize_t allocated; } PyListObject;
当然，在Python里它就是数组。
后面的一些结构也将用List来实现。
堆栈
什么是堆栈
堆栈（英语：stack），也可直接称栈，在计算机科学中，是一种特殊的串列形式的数据结构，它的特殊之处在于只能允许在链接串列或阵列的一端（称为堆叠顶端指标，英语：top）进行加入资料（英语：push）和输出资料（英语：pop）的运算。另外堆叠也可以用一维阵列或连结串列的形式来完成。堆叠的另外一个相对的操作方式称为伫列。
由于堆叠数据结构只允许在一端进行操作，因而按照后进先出（LIFO, Last In First Out）的原理运作。
特点
1、先入后出，后入先出。
2、除头尾节点之外，每个元素有一个前驱，一个后继。
操作
从原理可知，对堆栈(栈)可以进行的操作有:
1、top() :获取堆栈顶端对象
2、push() :向栈里添加一个对象
3、pop() :从栈里推出一个对象
实现
class my_stack(object): def __init__(self, value): self.value = value # 前驱 self.before = None # 后继 self.behind = None def __str__(self): return str(self.value) def top(stack): if isinstance(stack, my_stack): if stack.behind is not None: return top(stack.behind) else: return stack def push(stack, ele): push_ele = my_stack(ele) if isinstance(stack, my_stack): stack_top = top(stack) push_ele.before = stack_top push_ele.before.behind = push_ele else: raise Exception('不要乱扔东西进来好么') def pop(stack): if isinstance(stack, my_stack): stack_top = top(stack) if stack_top.before is not None: stack_top.before.behind = None stack_top.behind = None return stack_top else: print('已经是栈顶了')
队列
什么是队列
和堆栈类似，唯一的区别是队列只能在队头进行出队操作，所以队列是是先进先出（FIFO, First-In-First-Out）的线性表
特点
1、先入先出,后入后出
2、除尾节点外,每个节点有一个后继
3、（可选）除头节点外,每个节点有一个前驱
操作
1、push（） :入队
2、pop（） ：出队
实现
普通队列
class MyQueue(): def __init__(self, value=None): self.value = value # 前驱 # self.before = None # 后继 self.behind = None def __str__(self): if self.value is not None: return str(self.value) else: return 'None' def create_queue(): """仅有队头""" return MyQueue() def last(queue): if isinstance(queue, MyQueue): if queue.behind is not None: return last(queue.behind) else: return queue def push(queue, ele): if isinstance(queue, MyQueue): last_queue = last(queue) new_queue = MyQueue(ele) last_queue.behind = new_queue def pop(queue): if queue.behind is not None: get_queue = queue.behind queue.behind = queue.behind.behind return get_queue else: print('队列里已经没有元素了') def print_queue(queue): print(queue) if queue.behind is not None: print_queue(queue.behind)
链表
什么是链表
链表（Linked list）是一种常见的基础数据结构，是一种线性表，但是并不会按线性的顺序存储数据，而是在每一个节点里存到下一个节点的指针(Pointer)。由于不必须按顺序存储，链表在插入的时候可以达到O(1)的复杂度，比另一种线性表顺序表快得多，但是查找一个节点或者访问特定编号的节点则需要O(n)的时间，而顺序表相应的时间复杂度分别是O(logn)和O(1)。
特点
使用链表结构可以克服数组链表需要预先知道数据大小的缺点，链表结构可以充分利用计算机内存空间，实现灵活的内存动态管理。但是链表失去了数组随机读取的优点，同时链表由于增加了结点的指针域，空间开销比较大。
操作
1、init() :初始化
2、insert() : 插入
3、trave() : 遍历
4、delete() : 删除
5、find() : 查找
实现
此处仅实现双向列表
class LinkedList(): def __init__(self, value=None): self.value = value # 前驱 self.before = None # 后继 self.behind = None def __str__(self): if self.value is not None: return str(self.value) else: return 'None' def init(): return LinkedList('HEAD') def delete(linked_list): if isinstance(linked_list, LinkedList): if linked_list.behind is not None: delete(linked_list.behind) linked_list.behind = None linked_list.before = None linked_list.value = None
总结
以上就是利用Python实现基本线性数据结构的全部内容，希望这篇文章对大家学习Python能有所帮助。如果有疑问可以留言讨论。
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