python实现数据结构（二）——双向链表实现

1 双向链表结构分析

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 实现方法

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 代码实现

# 如果要直接使用可以使用deque创建队列(也就是链表)


# 2 节点实现
class Node(object):
    """单链表的结点"""

    def __init__(self, item):
        # item存放数据元素
        self.item = item
        # next是下一个节点的标识
        self.next = None
        # 双向链表多了一个pre，指向上一个节点
        self.prev = None


# 链表实现
class DLinkList(object):
    """单链表实现"""

    def __init__(self):
        """每个链表都有一个头"""
        self.__head = None

    def is_empty(self):
        """判断列表是否为空"""
        return self.__head == None

    def length(self):
        """获取链表长度"""
        cur = self.__head
        count = 0
        while cur != None:  # 只要链表块的指向不为空，就一直count+1
            count += 1
            cur = cur.next
        return count

    def travel(self):
        """遍历列表"""
        cur = self.__head
        while cur != None:
            print(cur.item)
            cur = cur.next
        print("")

    def add(self, item):
        """头部增加元素"""
        node = Node(item)  # 创建这个元素的链表块
        if self.is_empty():
            self.__head = node
        else:
            node.next = self.__head
            self.__head.prev = node
            self.__head = node

    def append(self, item):
        """尾部添加元素"""
        node = Node(item)
        # 如果链表为空，将链表头指向node
        if self.is_empty():
            self.__head = node
        # 不为空的情况下，找到最后一个节点，将他的next链接到node
        else:
            cur = self.__head
            while cur.next != None:
                cur = cur.next
            cur.next = node
            node.prev = cur

插入节点

  def insert(self, pos, item):
        """指定位置添加元素"""
        if pos <= 0:
            self.add(item)
        elif pos > (self.length() - 1):
            self.append(item)
        else:
            node = Node(item)
            cur = self.__head
            count = 0
            while count < (pos - 1):
                count += 1
                cur = cur.next
            node.prev = cur
            node.next = cur.next
            cur.next.prev = node
            cur.next = node

删除元素

    def remove(self, item):
        """删除节点"""
        cur = self.__head
        while cur != None:
            if cur.item == item:
                # 判断删除的节点是不是第一个，如果是第一个，pre为None，下面条件成立
                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

    def search(self, item):
        """查找节点是否存在"""
        cur = self.__head
        while cur != None:
            if cur.item == item:
                return True
            cur = cur.next

        return False

效果演示

if __name__ == '__main__':
    ll = DLinkList()
    ll.add(1)
    ll.add(2)
    ll.append(3)
    ll.insert(2, 4)
    ll.insert(4, 5)
    ll.insert(0, 6)
    print("length:", ll.length())
    ll.travel()
    print(ll.search(3))
    print(ll.search(4))
    ll.remove(1)
    print("length:", ll.length())
    ll.travel()

length: 6
6
2
1
4
3
5

True
True
length: 5
6
2
4
3
5