数据结构与算法--双向链表

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概念双向链表分步实现双向链表完整实现

概念

''' 一种更复杂的链表是“双向链表”或“叫双面链表”。 每个节点有两个链接：一个指向前一个节点，当此节点为第一个节点时，指向空值； 而另一个指向下一个节点，当此节点为最后一个节点时，指向空值。 '''

双向链表分步实现

class Node(object): """双向链表节点""" def __init__(self, item): self.item = item self.next = None # 后 self.prev = None # 前 class DLinkList(object): """双向链表""" def __init__(self): self.__head = None def is_empty(self): """判断链表是否为空""" return self.__head == None def length(self): """返回链表的长度""" cur = self.__head count = 0 while cur != None: count += 1 cur = cur.next return count def travel(self): """遍历链表""" cur = self.__head while cur != None: print(cur.item, end="") cur = cur.next print("") # add 头部添加节点（头插法） def add(self, item): """头部插入元素""" node = Node(item) if self.is_empty(): # 如果是空链表，将__head指向node self.__head = node else: # 将node的next指向__head的头节点 node.next = self.__head # 将__head的头节点的prev指向node self.__head.prev = node # 将__head 指向node self.__head = node

# else 内的第二种写法： # 将node的next指向__head的头节点 node.next = self.__head # 将__head的头节点指向node self.__head = node # 将第一个节点的prev指向node node.next.prev = node

# 尾部插入元素（尾插法） def append(self, item): """尾部插入元素""" node = Node(item) if self.is_empty(): # 如果是空链表，将_head指向node self._head = node else: # 移动到链表尾部 cur = self._head while cur.next != None: cur = cur.next # 将尾节点cur的next指向node cur.next = node # 将node的prev指向cur node.prev = cur

# 查找元素 def search(self, item): """查找元素是否存在""" cur = self._head while cur != None: if cur.item == item: return True cur = cur.next return False # 指定位置插入元素 def insert(self, pos, item): if pos <= 0: self.add(item) elif pos > (self.length() - 1): self.append(item) else: cur = self.__head count = 0 while count < pos: # 这时，cur在目标位置后一个节点 count += 1 cur = cur.next node = Node(item) # 方法一： node.next = cur node.prev = cur.prev cur.prev.next = node cur.prev = node ''' # 方法二： node.next=cur node.prev=cur.prev cur.prev=node node.prev.next=node #注意打断顺序，和断开链接后是否可以找到前一个节点 '''

# else 中的另一种写法 else: node = Node(item) cur = self._head count = 0 # 移动到指定位置的前一个位置 while count < (pos - 1): # 此时在目标位置前一个节点 count += 1 cur = cur.next # 将node的prev指向cur node.prev = cur # 将node的next指向cur的下一个节点 node.next = cur.next # 将cur的下一个节点的prev指向node cur.next.prev = node # 将cur的next指向node cur.next = node # 或者后两步 cur.next = node node.next.prev = node # 删除节点 def remove(self, item): if is_empty(self): return cur = self.__head while cur != None: if cur.item == item: if cur == self.__head: self.__head = cur.next if cur.next: cur.next.prev = None else: cur.prev.next = cur.next if cur.next: cur.next.prev = cur.prev break else: cur = cur.next ''' 注意： 当cur是头节点，且仅有一个节点；和cur是尾结点，且是最后一个节点时， 这两种情况下都会出现None 所以只需忽略，只要加上一个条件 if cur.next: 为真时， 表示 是头节点，后面还有节点；是尾结点前面的某一个节点 '''

# 删除节点 法二： def remove(self, item): if self.is_empty(): return else: cur = self.__head if cur.item == item: # 如果首节点的元素即是要删除的元素 if cur.next == None: # 如果链表只有这一个节点 self.__head = None else: # 将第二个节点的prev设置为None cur.next.prev = None # 将_head指向第二个节点 self.__head = cur.next return while cur != None: if cur.item == item: # 将cur的前一个节点的next指向cur的后一个节点 cur.prev.next = cur.next # 将cur的后一个节点的prev指向cur的前一个节点 cur.next.prev = cur.prev break cur = cur.next

双向链表完整实现

class Node(object): """双向链表节点""" def __init__(self, item): self.item = item self.next = None self.prev = None class DLinkList(object): """双向链表""" def __init__(self): self.__head = None def is_empty(self): """判断链表是否为空""" return self.__head == None def length(self): """返回链表的长度""" cur = self.__head count = 0 while cur != None: count += 1 cur = cur.next return count def travel(self): """遍历链表""" cur = self.__head while cur != None: print(cur.item, end="") cur = cur.next print("") def add(self, item): """头部插入元素""" node = Node(item) if self.is_empty(): # 如果是空链表，将__head指向node self.__head = node else: # 将node的next指向__head的头节点 node.next = self.__head # 将__head的头节点的prev指向node self.__head.prev = node # 将__head 指向node self.__head = node ''' # 将node的next指向__head的头节点 node.next = self.__head # 将__head的头节点指向node self.__head = node # 将第一个节点的prev指向node node.next.prev = node ''' def append(self, item): """尾部插入元素""" node = Node(item) if self.is_empty(): # 如果是空链表，将_head指向node self.__head = node else: # 移动到链表尾部 cur = self.__head while cur.next != None: cur = cur.next # 将尾节点cur的next指向node cur.next = node # 将node的prev指向cur node.prev = cur def search(self, item): """查找元素是否存在""" cur = self.__head while cur != None: if cur.item == item: return True cur = cur.next return False def insert(self, pos, item): if pos <= 0: self.add(item) elif pos > (self.length() - 1): self.append(item) # else: # cur = self.__head # count = 0 # while count < pos: # 这时，cur在目标位置后一个节点 # count += 1 # cur = cur.next # node = Node(item) # node.next = cur # node.prev = cur.prev # cur.prev.next = node # cur.prev = node else: node = Node(item) cur = self.__head count = 0 # 移动到指定位置的前一个位置 while count < (pos - 1): # 此时在目标位置前一个节点 count += 1 cur = cur.next # 将node的prev指向cur node.prev = cur # 将node的next指向cur的下一个节点 node.next = cur.next # 将cur的下一个节点的prev指向node cur.next.prev = node # 将cur的next指向node cur.next = node # 或者后两步 cur.next = node node.next.prev = node def remove(self, item): if self.is_empty(): return cur = self.__head while cur != None: if cur.item == item: if cur == self.__head: self.__head = cur.next if cur.next: cur.next.prev = None else: cur.prev.next = cur.next if cur.next: cur.next.prev = cur.prev break else: cur = cur.next if __name__ == "__main__": ll = DLinkList() ll.add(1) ll.add(2) ll.append(3) ll.insert(2, 4) ll.insert(4, 5) ll.insert(4, 8) ll.insert(4, 5) ll.insert(0, 6) ll.insert(0, 7) ll.insert(0, 6) print("length:", ll.length()) ll.travel() print(ll.search(3)) print(ll.search(4)) ll.remove(1) ll.remove(6) ll.remove(5) print("length:", ll.length()) ll.travel()