Python双链表原理与实现方法详解
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。
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