5. 双向链表

(1)双向链表定义:

  一种更复杂的链表是“双向链表”或“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。

(2)操作:

    is_empty():           链表是否为空

    length():               链表长度

    travel():                 遍历链表

    add(item):             链表头部添加

    append(item):      链表尾部添加

    insert(pos, item): 指定位置添加

    remove(item):      删除节点

    search(item):       查找节点是否存在

(3)实现:

 1 class Node(object):
 2     """节点"""
 3     def __init__(self, item):
 4         self.elem = item
 5         self.next = None    # 后继
 6         self.prev = None    # 前驱
 7 
 8 class DoubleLinkList(object):
 9     """双向链表"""
10     def __init__(self, node=None):
11         self.__head = node
12 
13     def is_empty(self):
14         """判断链表是否为空"""
15         return self.__head == None
16 
17     def length(self):
18         """返回链表的长度"""
19         cur = self.__head
20         count = 0
21         while cur != None:
22             count += 1
23             cur = cur.next
24         return count
25 
26     def travel(self):
27         """遍历链表"""
28         cur = self.__head
29         while cur != None:
30             print(cur.elem, end=" ")
31             cur = cur.next
32         print("")
33 
34     def add(self, item):
35         """链表头部添加元素,头插法"""
36         node = Node(item)
37         if self.is_empty():
38             # 如果是空链表,将_head指向node
39             self.__head = node
40         else:
41             # 将node的next指向_head的头节点
42             node.next = self.__head
43             # 将_head 指向node
44             self.__head = node
45             # 将_head的头节点的prev指向node
46             node.next.prev = node
47 
48     def append(self, item):
49         """链表尾部添加元素,尾插法"""
50         node = Node(item)
51         if self.is_empty():
52             # 如果是空链表,将_head指向node
53             self.__head = node
54         else:
55             # 移动到链表尾部
56             cur = self.__head
57             while cur.next != None:
58                 cur = cur.next
59             # 将尾节点cur的next指向node
60             cur.next = node
61             # 将node的prev指向cur
62             node.prev = cur
63 
64     def search(self, item):
65         """查找元素是否存在"""
66         cur = self.__head
67         while cur != None:
68             if cur.item == item:
69                 return True
70             cur = cur.next
71         return False

(4)指定位置插入节点:

    

    def insert(self, pos, item):
        """在指定位置添加节点"""
        if pos <= 0:
            self.add(item)
        elif pos > (self.length()-1):
            self.append(item)
        else:
            cur = self.__head
            count = 0
            # 移动到指定位置的前一个位置
            while count < pos:
                count += 1
                cur = cur.next
            # 当循环退出后,cur指向pos位置
            node = Node(item)
            # 将node的next指向cur
            node.next = cur
            # 将node的prev指向cur的prev
            node.prev = cur.prev
            # 将cur的前一个节点的next指向node
            cur.prev.next = node
            # 将cur的prev指向node
            cur.prev = node

(5)删除元素:

    

    def remove(self, item):
        """"删除节点"""
        cur = self.__head
        while cur != None:
            if cur.elem == item:
                # 先判断此节点是否是头结点
                # 头结点
                if cur == self.__head:
                    self.__head = cur.next
                    if cur.next:
                        # 判断链表是否只有一个节点
                        cur.next.prev = None
                else:
                    cur.prev.next = cur.next
                    if cur.next:
                        cur.next.prev = cur.prev
                break
            else:
                cur = cur.next

(6)测试代码:

if __name__ == "__main__":
    dll = DoubleLinkList()
    print(dll.is_empty())  # True
    print(dll.length())    # 0
    
    dll.append(1)
    print(dll.is_empty())  # False
    print(dll.length())    # 1
    
    dll.append(2)
    dll.add(8)
    dll.append(3)
    dll.append(4)
    dll.append(5)
    dll.append(6)
    dll.travel()  # 8 1 2 3 4 5 6
    
    dll.insert(-1, 9)
    dll.travel()  # 9 8 1 2 3 4 5 6
    dll.insert(3, 100)
    dll.travel()  # 9 8 1 100 2 3 4 5 6
    dll.insert(10, 200)
    dll.travel()  # 9 8 1 100 2 3 4 5 6 200
    dll.remove(100)
    dll.travel()  # 9 8 1 2 3 4 5 6 200
    dll.remove(9)
    dll.travel()  # 8 1 2 3 4 5 6 200
    dll.remove(200)
    dll.travel()  # 8 1 2 3 4 5 6

(7)运行结果(只需将以上代码组合在一起运行即可):

    

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