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双向链表(Doubly Linked List)是一种常见的数据结构,它允许在链表中进行双向遍历。与单向链表不同,双向链表的每个节点不仅包含指向下一个节点的指针,还包含指向前一个节点的指针。这使得在双向链表中插入、删除和遍历操作更加灵活和高效。
本文将介绍如何使用Python实现一个简单的双向链表,并实现一些基本的操作,如插入、删除和遍历。
首先,我们需要定义一个节点类(Node
),它包含三个属性:
- data
:存储节点的数据。
- prev
:指向前一个节点的指针。
- next
:指向下一个节点的指针。
class Node:
def __init__(self, data):
self.data = data
self.prev = None
self.next = None
接下来,我们定义一个双向链表类(DoublyLinkedList
),它包含以下方法:
- __init__
:初始化链表。
- append
:在链表末尾添加节点。
- prepend
:在链表头部添加节点。
- insert_after
:在指定节点后插入新节点。
- delete
:删除指定节点。
- display
:遍历并打印链表中的所有节点。
class DoublyLinkedList:
def __init__(self):
self.head = None
def append(self, data):
new_node = Node(data)
if not self.head:
self.head = new_node
else:
current = self.head
while current.next:
current = current.next
current.next = new_node
new_node.prev = current
def prepend(self, data):
new_node = Node(data)
if not self.head:
self.head = new_node
else:
new_node.next = self.head
self.head.prev = new_node
self.head = new_node
def insert_after(self, prev_node, data):
if not prev_node:
print("Previous node cannot be None")
return
new_node = Node(data)
new_node.next = prev_node.next
if prev_node.next:
prev_node.next.prev = new_node
prev_node.next = new_node
new_node.prev = prev_node
def delete(self, node):
if not node:
return
if node.prev:
node.prev.next = node.next
else:
self.head = node.next
if node.next:
node.next.prev = node.prev
def display(self):
current = self.head
while current:
print(current.data, end=" <-> ")
current = current.next
print("None")
现在,我们可以使用上述定义的DoublyLinkedList
类来创建一个双向链表,并进行一些操作。
# 创建一个双向链表
dll = DoublyLinkedList()
# 在链表末尾添加节点
dll.append(10)
dll.append(20)
dll.append(30)
# 在链表头部添加节点
dll.prepend(5)
# 在指定节点后插入新节点
second_node = dll.head.next
dll.insert_after(second_node, 15)
# 删除指定节点
dll.delete(second_node)
# 遍历并打印链表中的所有节点
dll.display()
5 <-> 10 <-> 15 <-> 30 <-> None
通过以上步骤,我们实现了一个简单的双向链表,并实现了基本的插入、删除和遍历操作。双向链表由于其双向遍历的特性,在某些场景下比单向链表更加高效和灵活。希望本文能帮助你理解并掌握如何在Python中实现双向链表。
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