Add Python codes for the chapter

of array and linked list.

codes/python/chapter_array_and_linkedlist/array.py

@@ -0,0 +1,89 @@
+'''
+File: array.py
+Created Time: 2022-11-25
+Author: Krahets (krahets@163.com)
+'''
+
+import sys, os.path as osp
+sys.path.append(osp.dirname(osp.dirname(osp.abspath(__file__))))
+from include import *
+
+""" 随机访问元素 """
+def randomAccess(nums):
+    # 在区间 [0, len(nums)) 中随机抽取一个数字
+    random_index = random.randint(0, len(nums))
+    # 获取并返回随机元素
+    random_num = nums[random_index]
+    return random_num
+
+""" 扩展数组长度 """
+def extend(nums, enlarge):
+    # 初始化一个扩展长度后的数组
+    res = [0] * (len(nums) + enlarge)
+    # 将原数组中的所有元素复制到新数组
+    for i in range(len(nums)):
+        res[i] = nums[i]
+    # 返回扩展后的新数组
+    return res
+
+""" 在数组的索引 index 处插入元素 num """
+def insert(nums, num, index):
+    # 把索引 index 以及之后的所有元素向后移动一位
+    for i in range(len(nums) - 1, index - 1, -1):
+        nums[i] = nums[i - 1]
+    # 将 num 赋给 index 处元素
+    nums[index] = num
+
+""" 删除索引 index 处元素 """
+def remove(nums, index):
+    # 把索引 index 之后的所有元素向前移动一位
+    for i in range(index, len(nums) - 1):
+        nums[i] = nums[i + 1]
+    
+""" 遍历数组 """
+def traverse(nums):
+    count = 0
+    # 通过索引遍历数组
+    for i in range(len(nums)):
+        count += 1
+    # 直接遍历数组
+    for num in nums:
+        count += 1
+
+""" 在数组中查找指定元素 """
+def find(nums, target):
+    for i in range(len(nums)):
+        if nums[i] == target:
+            return i
+    return -1
+
+""" Driver Code """
+if __name__ == "__main__":
+    """ 初始化数组 """
+    arr = [0] * 5
+    print("数组 arr =", arr)
+    nums = [1, 3, 2, 5, 4]
+    print("数组 nums =", nums)
+    
+    """ 随机访问 """
+    random_num = randomAccess(nums)
+    print("在 nums 中获取随机元素", random_num)
+    
+    """ 长度扩展 """
+    nums = extend(nums, 3)
+    print("将数组长度扩展至 8 ，得到 nums =", nums)
+    
+    """ 插入元素 """
+    insert(nums, 6, 3)
+    print("在索引 3 处插入数字 6 ，得到 nums =", nums)
+
+    """ 删除元素 """
+    remove(nums, 2)
+    print("删除索引 2 处的元素，得到 nums =", nums)
+    
+    """ 遍历数组 """
+    traverse(nums)
+    
+    """ 查找元素 """
+    index = find(nums, 3)
+    print("在 nums 中查找元素 3 ，得到索引 =", index)

codes/python/chapter_array_and_linkedlist/linked_list.py

@@ -8,3 +8,72 @@ import sys, os.path as osp
 sys.path.append(osp.dirname(osp.dirname(osp.abspath(__file__))))
 from include import *
 
+""" 在链表的结点 n0 之后插入结点 P """
+def insert(n0, P):
+    n1 = n0.next
+    n0.next = P
+    P.next = n1
+
+""" 删除链表的结点 n0 之后的首个结点 """
+def remove(n0):
+    if not n0.next:
+        return
+    # n0 -> P -> n1
+    P = n0.next
+    n1 = P.next
+    n0.next = n1
+
+""" 访问链表中索引为 index 的结点 """
+def access(head, index):
+    for _ in range(index):
+        head = head.next
+        if not head:
+            return None
+    return head
+
+""" 在链表中查找值为 target 的首个结点 """
+def find(head, target):
+    index = 0
+    while head:
+        if head.val == target:
+            return index
+        head = head.next
+        index += 1
+    return -1
+
+"""
+Driver Code
+"""
+if __name__ == "__main__":
+    """ 初始化链表 """
+    # 初始化各个结点 
+    n0 = ListNode(1)
+    n1 = ListNode(3)
+    n2 = ListNode(2)
+    n3 = ListNode(5)
+    n4 = ListNode(4)
+    # 构建引用指向
+    n0.next = n1
+    n1.next = n2
+    n2.next = n3
+    n3.next = n4
+    print("初始化的链表为")
+    print_linked_list(n0)
+
+    """ 插入结点 """
+    insert(n0, ListNode(0))
+    print("插入结点后的链表为")
+    print_linked_list(n0)
+
+    """ 删除结点 """
+    remove(n0)
+    print("删除结点后的链表为")
+    print_linked_list(n0)
+
+    """ 访问结点 """
+    node = access(n0, 3)
+    print("链表中索引 3 处的结点的值 = {}".format(node.val))
+
+    """ 查找结点 """
+    index = find(n0, 2)
+    print("链表中值为 2 的结点的索引 = {}".format(index))

codes/python/chapter_array_and_linkedlist/list.py

@@ -8,3 +8,57 @@ import sys, os.path as osp
 sys.path.append(osp.dirname(osp.dirname(osp.abspath(__file__))))
 from include import *
 
+"""
+Driver Code
+"""
+if __name__ == "__main__":
+    """ 初始化列表 """
+    list = [1, 3, 2, 5, 4]
+    print("列表 list =", list)
+
+    """ 访问元素 """
+    num = list[1]
+    print("访问索引 1 处的元素，得到 num =", num)
+
+    """ 更新元素 """
+    list[1] = 0
+    print("将索引 1 处的元素更新为 0 ，得到 list =", list)
+
+    """ 清空列表 """
+    list.clear()
+    print("清空列表后 list =", list)
+
+    """ 尾部添加元素 """
+    list.append(1)
+    list.append(3)
+    list.append(2)
+    list.append(5)
+    list.append(4)
+    print("添加元素后 list = ", list)
+
+    """ 中间插入元素 """
+    list.insert(3, 6)
+    print("在索引 3 处插入数字 6 ，得到 list =", list)
+
+    """ 删除元素 """
+    list.pop(3)
+    print("删除索引 3 处的元素，得到 list =", list)
+
+    """ 通过索引遍历列表 """
+    count = 0
+    for i in range(len(list)):
+        count += 1
+
+    """ 直接遍历列表元素 """
+    count = 0
+    for n in list:
+        count += 1
+
+    """ 拼接两个列表 """
+    list1 = [6, 8, 7, 10, 9]
+    list += list1
+    print("将列表 list1 拼接到 list 之后，得到 list =", list)
+
+    """ 排序列表 """
+    list.sort()
+    print("排序列表后 list =", list)

codes/python/chapter_array_and_linkedlist/my_list.py

@@ -8,3 +8,103 @@ import sys, os.path as osp
 sys.path.append(osp.dirname(osp.dirname(osp.abspath(__file__))))
 from include import *
 
+
+""" 列表类简易实现 """
+class MyList:
+    """ 构造函数 """
+    def __init__(self):
+        self._initial_capacity = 10               # 列表初始容量
+        self._nums = [0] * self._initial_capacity # 数组（存储列表元素）
+        self._size = 0                            # 列表长度（即当前元素数量）
+        self._extend_ratio = 2                    # 每次列表扩容的倍数
+
+    """ 获取列表长度（即当前元素数量） """
+    def size(self):
+        return self._size
+    
+    """ 获取列表容量 """
+    def capacity(self):
+        return len(self._nums)
+    
+    """ 访问元素 """
+    def get(self, index):
+        # 索引如果越界则抛出异常，下同
+        assert index < self._size, "索引越界"
+        return self._nums[index]
+
+    """ 更新元素 """
+    def set(self, num, index):
+        assert index < self._size, "索引越界"
+        self._nums[index] = num
+
+    """ 中间插入元素 """
+    def add(self, num, index=-1):
+        assert index < self._size, "索引越界"
+        if index == -1:
+            index = self._size
+        # 元素数量超出容量时，触发扩容机制
+        if self._size == self.capacity():
+            self.extend_capacity()
+        # 索引 i 以及之后的元素都向后移动一位
+        for j in range(self._size - 1, index - 1, -1):
+            self._nums[j + 1] = self._nums[j]
+        self._nums[index] = num
+        # 更新元素数量
+        self._size += 1
+
+    """ 删除元素 """
+    def remove(self, index):
+        assert index < self._size, "索引越界"
+        # 索引 i 之后的元素都向前移动一位
+        for j in range(index, self._size - 1):
+            self._nums[j] = self._nums[j + 1]
+        # 更新元素数量
+        self._size -= 1
+
+    """ 列表扩容 """
+    def extend_capacity(self):
+        # 新建一个长度为 self._size 的数组，并将原数组拷贝到新数组
+        self._nums = self._nums + [0] * self.capacity() * (self._extend_ratio - 1)
+    
+    """ 返回有效长度的列表 """
+    def to_array(self):
+        return self._nums[:self._size]
+
+
+"""
+Driver Code
+"""
+if __name__ == "__main__":
+    """ 初始化列表 """
+    list = MyList()
+    """ 尾部添加元素 """
+    list.add(1)
+    list.add(3)
+    list.add(2)
+    list.add(5)
+    list.add(4)
+    print("列表 list = {} ，容量 = {} ，长度 = {}"
+          .format(list.to_array(), list.capacity(), list.size()))
+
+    """ 中间插入元素 """
+    list.add(num=6, index=3)
+    print("在索引 3 处插入数字 6 ，得到 list =", list.to_array())
+
+    """ 删除元素 """
+    list.remove(3)
+    print("删除索引 3 处的元素，得到 list =", list.to_array())
+
+    """ 访问元素 """
+    num = list.get(1)
+    print("访问索引 1 处的元素，得到 num =", num)
+
+    """ 更新元素 """
+    list.set(0, 1)
+    print("将索引 1 处的元素更新为 0 ，得到 list =", list.to_array())
+
+    """ 测试扩容机制 """
+    for i in range(10):
+        # 在 i = 5 时，列表长度将超出列表容量，此时触发扩容机制
+        list.add(i)
+    print("扩容后的列表 list = {} ，容量 = {} ，长度 = {}"
+          .format(list.to_array(), list.capacity(), list.size()))