用Python实现数据结构中的双向链表

双向链表

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。

操作

• 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

实现

class Node(object):
    """结点类"""
    def __init__(self, item):
        # item存放数据的元素
        self.item = item
        # next是下一个结点的标识
        self.next = None
        self.pre = None


class DoubleLinkList(object):
    """双向链表"""
    def __init__(self, node=None):
        self.__head = node

    def is_empty(self):
        """链表是否为空"""
        return self.__head is None


    def length(self):
        """链表长度"""
        cur = self.__head
        count = 0
        while cur is not None:
            count += 1
            cur = cur.next
        return count

    def travel(self):
        """遍历整个链表"""
        cur = self.__head
        while cur is not None:
            print(cur.item, end=" ")
            cur = cur.next
        print("")

    def search(self, item):
        """查找节点是否存在"""
        cur = self.__head
        while cur is not None:
            if cur.item == item:
                return True
            cur = cur.next
        return False

    def add(self, item):
        """链表头部添加元素"""
        node = Node(item)
        node.next = self.__head
        self.__head = node
        if node.next:
            node.next.pre = node

    def append(self, item):
        """链表尾部添加元素"""
        node = Node(item)
        # 如果链表为空 需要特殊处理
        if self.is_empty():
            self.__head = node
        else:
            cur = self.__head
            while cur.next is not None:
                cur = cur.next
            # 退出循环的时候，cur指向尾结点
            node.pre = cur
            cur.next = node

指定位置插入节点

    def insert(self, pos, item):
        """指定位置添加元素"""
        # 在头部添加元素
        if pos <= 0:
            self.add(item)
        # 在尾部添加元素
        elif pos >= self.length():
            self.append(item)
        else:
            cur = self.__head
            count = 0
            while count < pos:
                count += 1
                cur = cur.next
            # 退出循环的时候，cur指向pos的前一个位置
            node = Node(item)
            # 将node的next指向cur
            node.next = cur
            # 将node的pre指向cur的pre
            node.pre = cur.pre
            # 将cur的pre的next指向新结点node
            cur.pre.next = node
            # 将cur的pre指向node
            cur.pre = node

删除元素

    def remove(self, item):
        """删除节点"""
        cur = self.__head
        while cur is not Node:
            if cur.item == item:
                # 在头部找到了元素
                if cur == self.__head:
                    self.__head = cur.next
                    if cur.next:
                        cur.next.pre = None
                else:
                    cur.pre.next = cur.next
                    if cur.next:
                        cur.next.pre = cur.pre
                return
            # 不是要找的元素，移动游标
            cur = cur.next

测试

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()