Python双链表原理与实现方法详解

发布时间：2020-08-26 14:08:02 作者：授我以驴
来源：脚本之家阅读：128

本文实例讲述了Python双链表原理与实现方法。分享给大家供大家参考，具体如下：

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

运行结果：

True
第1个链表节点的值: 4
第2个链表节点的值: 10
第3个链表节点的值: 1
第4个链表节点的值: 5

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希望本文所述对大家Python程序设计有所帮助。