자료구조#4 링크드 리스트

1. Linked List 구조

• 연결 리스트라고도 함

• 배열은 순차적으로 연결된 공간에 데이터를 나열하는 데이터 구조

• 링크드 리스트는 떨어진 곳에 존재하는 데이터를 화살표로 연결해서 관리하는 데이터 구조

• 본래 C언어에서는 주요한 데이터구조!, 파이썬은 리스트 타입이 링크드 리스트의 기능을 모두 지원!

• 링크드 리스트 기본 구조와 영어:
  * 노드(Node): 데이터 저장 단위(데이터값, 포인터)로 구성

  • 포인터(Pointer): 각 노드 안에서, 다음이나 이전의 노드와의 연결 정보를 가지고 있는 공간

• 일반적인 링크드 리스트 형태
  
  (출처: wikipedia, https://en.wikipedia.org/wiki/Linked_list)

2. 간단한 링크드 리스트 예

2-1. Node 구현

• 보통 파이썬에서 링크드 리스트 구현시, 파이썬 클래스를 활용함
  * 파이썬 객체지행 문법 이해 필요
  • https://www.fun-coding.org/PL&OOP1-3.html

class Node:
    def __init__(self, data):
        self.data = data
        self.next = next

2-2. Node와 Node 연결하기 (포인터 활용)

node1 = Node(1)
node2 = Node(2)
node1.next = node2
head = node1

2-3. 링크드 리스트로 데이터 추가하기

class Node:
    def __init__(self,data, next=None):
    	self.data = data
        self.next = next
    def add(data):
    	node = head
        while node.next:
            node = node.next
        node.next = Node(data)

node1 = Node(1)
head = node1
for index in range(2,10):
    add(index)

2-4. 링크드 리스트 데이터 출력하기(검색하기)

node = head
while node.next:
	prnit(node.data)
    node = node.next
print(node.data)

3. 링크드 리스트의 장단점 (C언어에서의 배열 vs. 링크드 리스트)

• 장점
  * 미리 데이터 공간을 미리 할당하지 않아도 됨
  • 배열은 미리 데이터 공간 할당해야함
• 단점
  * 연결을 위한 별도의 데이터 공간이 필요, 저장효율이 높지 않음
  • 연결 정보를 찾는 시간이 필요하므로 접근 속도가 느림
  • 중간 데이터 삭제 시, 앞뒤 데이터의 연결을 재구성해야 하는 부가적인 작업 필요

4. 링크드 리스트의 복잡한 기능 1(링크드 리스트 데이터 사이에 데이터를 추가)

• 링크드 리스트는 유지 관리에 부가적인 구현이 필요함
  
  (출처: wikipedia, https://en.wikipedia.org/wiki/Linked_list)

#node: 1->2->3->4->5 

node3= Node(1.5)
node = head
search = True
while search:
    if node.data == 1:
        search = False
    else:
        node = node.next

node_next = node.next
node.next = node3
node3.next = node_next

5. 파이썬 객체지향 프로그래밍으로 링크드 리스트 구현하기

class Node:
	def __init__(self,data,next=None):
    	self.data = data
        self.next = next
class NodeMgmt:
	def __init__(self,data):
    	self.head = Node(data)
    def add(self, data):
    	if self.head == '':
        	self.head = Node(data)
        else:
        	node = self.head
            while node.next:
            	node = node.next
            node.next = Node(data)
    def desc(self):
    	node = self.head
        while node:
        	prnit(node.data)
            node = node.next

linkedlist1 = NodeMgmt(0)

for data in range(1,10):
	linkedlist1.add(data)
linkedlist1.desc()

6. 링크드 리스트의 복잡한 기능2 (특정 노드를 삭제)

위의 NodeMgmt class에 delete 메소드 추가

def delete(self, data):
	if self.head == '':
    	print("no node")
        return
    if self.head.data == data:
    	temp = self.head
        self.head = self.head.next
    else:
    	node = self.head
        while node.next:
        	if node.next.data == data:
            	temp = node.next
                node.next = node.next.next
                del temp
                return
            else:
            	node = node.next

7. 다양한 링크드 리스트 구조

• 더블 링크드 리스트(Double Linked List) 기본구조
  * 이중 연결 리스트라고도 함
  • 장점: 양방향으로 연결되어 있어서 노드 탐색이 양쪽 모두 가능
    
    (출처: wikipedia, https://en.wikipedia.org/wiki/Linked_list)