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Python Linked List 教學

Linked List 是一種常見且重要的資料結構，尤其在需要頻繁插入和刪除操作的情況下，它的效率優於傳統的陣列。它由一系列節點（Node）組成，每個節點包含一個資料部分和一個指向下一個節點的指標，而最後一個節點的指標指向 None，表示結束。

在 Python 中，我們可以自定義一個 Linked List，以下為 2025 最新語法與最佳實踐的示範：

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

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

def insert(self, data):
new_node = Node(data)
if not self.head: # 如果是空的 Linked List
self.head = new_node
else:
current = self.head
while current.next: # 找到最後一個節點
current = current.next
current.next = new_node

def display(self):
current = self.head
while current:
print(current.data, end=” -> “)
current = current.next
print(“None”)

# 建立 Linked List 並插入節點
linkedlist = LinkedList()
linkedlist.insert(“A”)
linkedlist.insert(“B”)
linkedlist.insert(“C”)

# 顯示 Linked List 的內容
linkedlist.display()
“`

上面的程式碼示範了如何建立一個 Linked List，插入節點並顯示其內容。這裡使用了 `insert()` 方法來將資料節點串接起來，並透過 `display()` 方法來顯示整個 Linked List 的結構。

Linked List 的優點

Linked List 有許多優點，特別是在資料操作方面：

  • 快速的插入或刪除操作，因為不需要移動其他資料。
  • 動態大小，能夠根據需要擴展或縮減。
  • 適合用於實現堆疊（Stack）、佇列（Queue）、圖（Graph）等複雜資料結構。

Linked List 的缺點

雖然 Linked List 有許多優點，但也存在一些缺點：

  • 需要額外的記憶體來儲存指標，這在大型資料集上可能會成為問題。
  • 隨機存取效率低，因為必須從頭開始遍歷。
  • 搜尋效率較低，通常是 O(n) 時間複雜度。

常見錯誤及排除

在使用 Linked List 時，可能會遇到一些常見錯誤，以下是幾個例子及其解決方法：
– **錯誤：插入後內容不顯示。**
– 確保 `head` 不為 `None`，並檢查 `insert()` 方法是否正確實作。
– **錯誤：鏈結錯誤。**
– 檢查每個節點的 `next` 指標是否正確指向下個節點。

延伸應用

Linked List 可以用於多種情境，例如：
– 實現佇列（Queue）和堆疊（Stack）。
– 用於圖形算法中的鄰接表表示法。
– 實現記憶體管理中的自由連接列表。

透過上述示範與說明，您應該能夠理解如何在 Python 中使用 Linked List 以及其優缺點。如果您想深入了解 Python 資料結構，可以參考 [這裡](https://vocus.cc/article/62fa5f1f4b0e3f001c1f3c49)。

Q&A（常見問題解答）

Q1: Linked List 和 Array 有什麼不同？

A1: Linked List 允許在中間進行快速插入和刪除，而 Array 則在隨機存取上更為高效，但插入和刪除操作需要大量數據移動。

Q2: 如何反轉一個 Linked List？

A2: 反轉 Linked List 可以透過三個指標來實現，遍歷每個節點並逐步反轉其指標。

Q3: Linked List 是否支持隨機存取？

A3: 不支持，Linked List 是線性結構，必須從頭開始遍歷才能找到特定節點。
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