python双向链表 python 双链表

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mob64ca13f446df 2023-08-10 14:30:59

文章标签 python双向链表链表 python 双链表添加节点 文章分类 Python 后端开发

Python实现双链表

文章目录

Python实现双链表

单链表与双链表比较
双链表的实现

定义链表节点
初始化双链表
判断链表是否为空
双链表尾部添加元素
双链表头部添加节点：
双链表表头删除
双链表按位置插入
双链表删除指定节点
完整代码

单链表与双链表比较

双链表比单链表多一个前驱指针位置，空间效率不占优势
由于双链表中的节点既可以向前也可以向后，相比单链表在查找方面效率更高（可使用二分法）

双链表的实现

定义链表节点

class Node(object):
    def __init__(self, value=None, prev=None, next=None):
        self.value = value	# 节点数据域
        self.prev = prev	# 节点前驱指针
        self.next = next	# 节点后继指针

初始化双链表

在双链表类的构造方法中定义头指针以及链表长度属性

class doubleLinked(object):

    def __init__(self):
        self.head = Node()	# 头指针节点，用于确定链表第一个节点，不计入链表实际长度
        self.length = 0

判断链表是否为空

通过实例属性self.length是否为0判断链表是否为空

# 判断链表是否为空
    def is_Empty(self):
        return self.length == 0

双链表尾部添加元素

根据传入的value值创建node节点对象
判断是否为空，若为空则插入节点的前驱节点为head头指针节点,head头指针指向node
如果链表非空：

通过while循环判断当前节点的后继节点是否为None，找到尾节点
找到尾节点后，将尾节点指向待添加节点，待添加节点前驱节点域指向原伪节点
长度+1

# 尾部添加
    def append(self, value):
        node = Node(value)
        if self.length == 0:
            node.prev = self.head
            self.head.next = node
        else:
            curnode = self.head.next
            while curnode.next != None:
                curnode = curnode.next
            curnode.next = node
            node.prev = curnode
        self.length += 1

双链表头部添加节点：

调用类方法is_Empty()判断是否为空，若为空则直接调用append()方法
当链表非空时

首先创建待添加节点对象node
设置中间变量存放原头指针指向的节点
将头指针重新指向待添加节点
新添加节点后驱指针域指向中间变量(即原第一个节点)
中间变量前驱指针域指向新添加节点
链表长度+1

# 头部添加
    def add(self, value):
        if self.is_Empty():
            self.append(value)
        node = Node(value)
        curnode = self.head.next
        self.head.next = node
        node.next = curnode
        curnode.prev = node
        self.length += 1

双链表表头删除

老样子，依旧要先判断原链表是否为空，为空的时候返回False
链表不为空时：

将头指针指向的节点存放到中间变量curnode
将头指针指向的节点指向头指针(也就是第一个节点现在变成了头指针)
新头指针指向中间变量的后驱节点
链表长度-1

# 删除表头节点
    def remove(self):
        if self.is_Empty():
            return False
        curnode = self.head.next
        self.head = self.head.next
        self.head.next = curnode.next
        self.length -= 1

双链表按位置插入

接收两个位置参数，postion和value
创建待插入节点对象
变量curnode存放当前节点，变量i初始值为2(位置参数<2时，默认插入到第二个位置，>2时，通过while循环找到指定位置节点再进行插入)
找到指定位置后，待插入节点的后驱指针指向当前节点curnode的后继节点，待插入节点的前驱节点为当前节点。
当前节点的原后驱节点的前驱指针域指向待插入节点，当前节点curnode的后驱节点变更为插入节点
链表长度+1

# 插入到指定位置
    def insert(self, postion, value):
        node = Node(value)
        curnode = self.head.next
        i = 2
        while i < postion:
            i += 1
            curnode = curnode.next
        node.next = curnode.next
        node.prev = curnode
        curnode.next.prev = node
        curnode.next = node
        self.length += 1

双链表删除指定节点

依旧需要判断是否为空，为空时返回False
链表不为空时：

设置中间变量curnode存放当前节点
while循环找到相匹配的值的节点
找到相应节点后，应删除节点的前驱节点的后继节点更改为应删除节点的后继节点；应删除节点的后继节点的前驱更改为应删除节点的前驱；
应删除节点后继指针指向自己
链表长度-1

# 删除指定节点
    def delete(self, value):
        if self.is_Empty():
            return False
        curnode = self.head.next
        while curnode.value != value:
            curnode = curnode.next
        curnode.prev.next = curnode.next
        curnode.next.prev = curnode.prev
        curnode.next = curnode
        self.length -= 1

完整代码

class Node(object):
    def __init__(self, value=None, prev=None, next=None):
        self.value = value
        self.prev = prev
        self.next = next


class doubleLinked(object):

    def __init__(self):
        self.head = Node()
        self.length = 0

    def __iter__(self):
        for node in self.iter_node():
            yield node.value

    # 对链表进行可迭代操作
    def iter_node(self):
        curnode = self.head.next
        while curnode.next != None:
            yield curnode
            curnode = curnode.next
        if curnode.next == None:
            yield curnode

    # 判断链表是否为空
    def is_Empty(self):
        return self.length == 0

    # 尾部添加
    def append(self, value):
        node = Node(value)
        if self.length == 0:
            node.prev = self.head
            self.head.next = node
        else:
            curnode = self.head.next
            while curnode.next != None:
                curnode = curnode.next
            curnode.next = node
            node.prev = curnode
        self.length += 1

    # 头部添加
    def add(self, value):
        if self.is_Empty():
            self.append(value)
        node = Node(value)
        curnode = self.head.next
        self.head.next = node
        node.next = curnode
        curnode.prev = node
        self.length += 1

    # 插入到指定位置
    def insert(self, postion, value):
        node = Node(value)
        curnode = self.head.next
        i = 2
        while i < postion:
            i += 1
            curnode = curnode.next
        node.next = curnode.next
        node.prev = curnode
        curnode.next.prev = node
        curnode.next = node
        self.length += 1
    # 删除表头节点
    def remove(self):
        if self.is_Empty():
            return False
        curnode = self.head.next
        self.head = self.head.next
        self.head.next = curnode.next
        self.length -= 1

    # 删除指定节点
    def delete(self, value):
        if self.is_Empty():
            return False
        curnode = self.head.next
        while curnode.value != value:
            curnode = curnode.next
        curnode.prev.next = curnode.next
        curnode.next.prev = curnode.prev
        curnode.next = curnode
        self.length -= 1



# 测试
linkedlist = doubleLinked()
print(linkedlist.is_Empty())
linkedlist.append(1)
linkedlist.append(3)
linkedlist.append(5)
linkedlist.add(4)
linkedlist.add(2)
linkedlist.insert(3,10)
linkedlist.remove()
linkedlist.delete(3)
# 遍历打印
i = 1
for node in linkedlist:
    print("第%d个链表节点的值: %d"%(i, node))
    i += 1

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