【数据结构】——循环链表，使用Python创建一个简单的循环链表（详解）
循环链表
循环链表就是最后一个结点的指针域指向头结点，整个链表形成一个环。
创建一个结点类：
class Node(object):
"""创建一个结点类"""
def __init__(self, data):
self.data = data
self.next = None创建一个创建循环链表的类：
接下来的一些操作循环链表的函数，都将写在这个类中
class create_circular_linked_list(object):
"""创建一个创建循环链表的类"""
def __init__(self):
self.head = None
def is_empty(self):
"""判断循环链表是否为空"""
return self.head is None获取循环链表的长度：
大体流程：
- 先在while中判断当前结点是否为空，若当前结点不为空，则长度加一
- 然后再判断是否为尾结点，如果是不是尾结点，继续后移判断
def length(self):
"""获取循环链表的长度"""
cur = self.head
count = 0
while cur is not None:
count += 1
# 如果当前结点的下一个结点是头结点，说明这个结点就是尾结点
# 如果不是，就将指针向后移动一个
if cur.next == self.head:
break
else:
cur = cur.next
return count遍历链表，并打印出来：
为什么要考虑链表为空的情况？
答：如果直接就需要使用cur.next，这种情况就需要考虑链表为空的情况。
因为如果链表为空时，是没有.next属性的，.next属性是结点的属性，空链表没有结点，所以需要考虑链表为空的情况。
def travel(self):
"""遍历链表"""
if self.is_empty():
return
cur = self.head
print(cur.data)
while cur.next != self.head:
cur = cur.next
print(cur.data)在头部添加结点（头插法）：
如果链表为空的情况：添加的结点就是头结点，头结点的后继结点还是头结点
如果链表不为空的情况：
- 将指针移动到尾部结点
- 尾部结点指向新节点
- 新结点指向原来的头结点
- 再将头结点的称号给新结点
def add_first(self, data):
"""在头部添加结点"""
node = Node(data)
if self.is_empty():
self.head = node
node.next = self.head
else:
cur = self.head
# 将指针移动到尾部结点
while cur.next is not self.head:
cur = cur.next
# 尾部结点指向新节点
cur.next = node
# 新结点指向原来的头结点
node.next = self.head
# 再将头结点的称号给新结点
self.head = node 在尾部添加结点（尾插法）：
如果链表为空的情况：添加的结点就是头结点，头结点的后继结点还是头结点
如果链表不为空的情况：
- 先将指针移动到尾部
- 尾部结点指向新结点
- 新结点指向头结点
（不知道你有没有发现，循环链表的头插法和尾插法很相似，只差最后一行代码，可以思考一下这是为什么）
def add_last(self, data):
"""在尾部添加结点"""
node = Node(data)
if self.is_empty():
self.head = node
node.next = self.head
else:
cur = self.head
# 将指针移动到尾部
while cur.next is not self.head:
cur = cur.next
# 尾部结点指向新结点
cur.next = node
# 新结点指向头结点
node.next = self.head在指定位置插入结点：
三种情况：
1、插入出错：索引位置不在链表长度范围之内
2、插入头部：直接调用头插法的函数
3、插入中间：
- 指针移动到插入位置
- 将插入位置的前一个结点（pre）指向新结点
- 新结点指向原来的当前结点（cur）
（当链表为空时，我们只能插入到第0个位置，也就是调用头插法即可，当链表不为空时，即可正常插入）
def insert_node(self, index, data):
"""在指定位置插入结点"""
node = Node(data)
if index < 0 or index > self.length():
print("插入位置错误")
return False
elif index == 0:
self.add_first(data)
elif index == 0:
self.add_last()
else:
cur = self.head
pre = None # pre为当前指针所指向结点的前一个结点
count = 0
# 将指针移动到要插入的位置
while count < index:
pre = cur
cur = cur.next
count += 1
pre.next = node
node.next = cur删除指定结点：
1、链表为空的情况：没有结点可删除，直接返回
2、链表不为空的情况：
1、要删除的结点就是头结点：
1、指针移到尾部
2、尾结点指向头结点的下一个（跳过头结点）
3、将头结点的称号给头结点的下一个（让原头结点的下一个，成为新的头结点）
2、要删除的结点不是头结点
1、移动到要删除结点的位置
2、将要删除结点（cur）的前驱节点（pre）指向要删除结点（cur）的后继结点（如下图所示，也就是跳过了中间要删除的结点，以达到删除的目的）
def remove_node(self, data):
"""删除指定结点"""
if self.is_empty():
return
# 如果要删除的结点就是头结点
elif data == self.head.data:
# 如果链表只有一个头结点
if self.head.next is self.head:
self.head = None
else:
cur = self.head
while cur.next != self.head:
cur = cur.next
cur.next = self.head.next
self.head = self.head.next
else:
cur = self.head
pre = None
# 移动到要删除结点的位置
while cur.data != data:
# 如果没找到
if cur.next == self.head:
return
pre = cur
cur = cur.next
# 将要删除的结点的前驱结点指向后继结点，这样就跳过了中间的结点
pre.next = cur.next
查找指定结点是否存在：
（因为我们在while中直接判断当前结点是否为空，所以不需要再单独考虑链表是否为空的情况了）
然后我们需要考虑三种情况：
- 找到所查结点：直接返回True，查找成功
- 已经查到尾部了（因为是循环链表，尾部的下一个又是头结点，会无限循环下去，所以如果查到尾结点还没有找到，那就可以直接返回False了）
- 没找到的情况：那就令指针后移，继续找下个结点
def is_exist(self, data):
"""查找指定结点是否存在"""
cur = self.head
while cur is not None:
# 找到所查结点
if cur.data == data:
return True
# 已经查到尾部了
elif cur.next == self.head:
return False
else:
cur = cur.next
return False主函数测试：
if __name__ == '__main__':
lists = create_circular_linked_list()
lists.add_last(2)
lists.add_first(1)
lists.add_first(0)
lists.add_last(3)
lists.insert_node(2, 8)
lists.travel()
print("链表长度:", lists.length())
lists.remove_node(8)
lists.travel()
print(lists.is_exist(2))测试结果截图：
完整代码
class Node(object):
"""创建一个结点类"""
def __init__(self, data):
self.data = data
self.next = None
class create_circular_linked_list(object):
"""创建一个创建循环链表的类"""
def __init__(self):
self.head = None
def is_empty(self):
"""判断循环链表是否为空"""
return self.head is None
def length(self):
"""获取循环链表的长度"""
cur = self.head
count = 0
while cur is not None:
count += 1
# 如果当前结点的下一个结点是头结点，说明这个结点就是尾结点
# 如果不是，就将指针向后移动一个
if cur.next == self.head:
break
else:
cur = cur.next
return count
def add_first(self, data):
"""在头部添加结点"""
node = Node(data)
if self.is_empty():
self.head = node
node.next = self.head
else:
cur = self.head
# 将指针移动到尾部结点
while cur.next is not self.head:
cur = cur.next
# 尾部结点指向新节点
cur.next = node
# 新结点指向原来的头结点
node.next = self.head
# 再将头结点的称号给新结点
self.head = node
def add_last(self, data):
"""在尾部添加结点"""
node = Node(data)
if self.is_empty():
self.head = node
node.next = self.head
else:
cur = self.head
# 将指针移动到尾部
while cur.next is not self.head:
cur = cur.next
# 尾部结点指向新结点
cur.next = node
# 新结点指向头结点
node.next = self.head
def insert_node(self, index, data):
"""在指定位置插入结点"""
node = Node(data)
if index < 0 or index > self.length():
print("插入位置错误")
return False
elif index == 0:
self.add_first(data)
else:
cur = self.head
pre = None # pre为当前指针所指向结点的前一个结点
count = 0
# 将指针移动到要插入的位置
while count < index:
pre = cur
cur = cur.next
count += 1
pre.next = node
node.next = cur
def remove_node(self, data):
"""删除指定结点"""
if self.is_empty():
return
# 如果要删除的结点就是头结点
elif data == self.head.data:
# 如果链表只有一个头结点
if self.head.next is self.head:
self.head = None
else:
cur = self.head
while cur.next != self.head:
cur = cur.next
cur.next = self.head.next
self.head = self.head.next
else:
cur = self.head
pre = None
# 移动到要删除结点的位置
while cur.data != data:
# 如果没找到
if cur.next == self.head:
return
pre = cur
cur = cur.next
# 将要删除的结点的前驱结点指向后继结点，这样就跳过了中间的结点
pre.next = cur.next
def travel(self):
"""遍历链表"""
if self.is_empty():
return
cur = self.head
print(cur.data)
while cur.next != self.head:
cur = cur.next
print(cur.data)
def is_exist(self, data):
"""查找指定结点是否存在"""
cur = self.head
while cur is not None:
# 找到所查结点
if cur.data == data:
return True
# 已经查到尾部了
elif cur.next == self.head:
return False
else:
cur = cur.next
return False
if __name__ == '__main__':
lists = create_circular_linked_list()
lists.add_last(2)
lists.remove_node(2)
print(lists.is_empty())
lists.add_first(1)
lists.add_first(0)
lists.add_last(3)
lists.insert_node(2, 8)
lists.travel()
print("链表长度:", lists.length())
lists.remove_node(8)
lists.travel()
print(lists.is_exist(2))
因为循环链表是一个闭合的环，所以我们遍历的时候，从链表的任意一个位置开始遍历都可以，而要注意的是设定好遍历结束的条件。