Python单向链表和双向链表原理与用法实例详解

链表是一种数据结构，链表在循环遍历的时候效率不高，但是在插入和删除时优势比较大。

链表由一个个节点组成。

单向链表的节点分为两个部分：存储的对象和对下一个节点的引用。注意是指向下一个节点。

而双向链表区别于单向链表的是它是由三个部分组成：存储的对象、对下一个节点的引用、对上一个节点的引用，可以实现双向遍历。

单向列表的结构如下图：

head是头节点，tail是尾节点，每个节点由Data存储对象和Next对下一个节点引用组成

下面说一下单向链表插入和删除的过程。

插入一个新节点：

原理：前一个节点的Next指向当前新节点，新节点的Next指向要插入节点位置的后一个节点。

注意：在实际应用时需要考虑插入位置是头结点和尾节点的情况。

删除一个节点：

原理：找到要删除节点的上一个节点，直接上一个节点的Next指向删除位置的下一个节点。

注意：在实际应用中需要考虑到删除的节点是否是头节点或尾节点，需要考虑到链表的长度。

下面附上一个用python写的单链表的例子。

class Node:
next = None
data = None
def __init__(self,nodeData):
self.data = nodeData
class List:
head = None
size = 0
def __init__(self):
self.size = 0
self.head = None
#遍历链表
def a(self):
print("avx")
def printlist(self):
p=self.head
while(p is not None):
print(p.data)
p=p.next
print("――――――――――――――――――――――――――――――――――――――")
def insertlink(self, a, newdata):
newnode = Node(newdata)
if self.size == 0:
print("The link is none")
self.head = newnode
self.size = self.size+1
else:
p = self.head
while(p is not None )and (p.data != a):
p = p.next
if p.next is None:
p.next = newnode
self.size = self.size + 1
else:
newnode.next = p.next
p.next = newnode
self.size = self.size + 1
#删除链表中的节点
def deldata(self,a):
if self.size == 0:
print("The link is none")
elif self.size ==1:
self.head = None
self.size = self.size -1
else:
p = self.head
while(p is not None )and (p.data != a):
q = p
p = p.next
if p is None:
print("Can't find a")
elif p == self.head:
self.head = p.next
elif p.data ==a and p.next is not None:
q.next = q.next.next
self.size = self.size - 1
else:
q.next = None
self.size = self.size - 1
#修改链表中的指定节点
def updatelink(self,a,b):
p = self.head
print(p.data)
while(p is not None ) and (p.data!=a):
p = p.next
if p is None:
print("Can't find a")
else:
p.data = b
if __name__=="__main__":
p = List()
p.insertlink(1,1)
p.insertlink(1,2)
p.insertlink(1,3)
p.insertlink(1,4)
print("_________________________---insertlink")
p.printlist()
print("_________________________--chalink")
p.updatelink(2,5)
p.printlist()
print("___________________________-----dellink")
p.deldata(5)
p.printlist()

运行结果：

The link is none
_________________________---insertlink
1
4
3
2
――――――――――――――――――――――――――――――――――――――
_________________________--chalink
1
1
4
3
5
――――――――――――――――――――――――――――――――――――――
___________________________-----dellink
1
4
3
――――――――――――――――――――――――――――――――――――――

双向链表的结构如下图：

head是头节点，tail是尾节点，每个节点由Data存储对象，Next对下一个节点的引用和Pre对上一个节点的引用组成。可以实现双向的遍历

下面说一下双向链表的插入和删除

插入一个新节点：

原理：

找到要插入的节点位置，新节点的Next指向插入位置的下一个节点，插入位置的下一个节点的Pre指向新节点。
插入位置节点的左侧Next指向新节点，新节点的Pre指向左侧的节点。

删除一个节点：

说明：

找到要删除的节点的上一个节点
直接把上一个节点的Next指向要删除节点的下一个节点
并把要删除节点的下一个节点的Pre指向要上出节点的上一个节点即可

双向链表的代码：

class Node():
data = None
nextnode = None
prenode = None
def __init__(self, data):
self.data = data
class PersonChan():
size = 0
head = None
tail = None
def __init__(self):
self.head = None
self.tail = None
self.size = 0
#增加节点
def add_node(self, a):
newnode = Node(a)
if(self.head == None):
self.head = newnode
self.head.prenode = None
self.tail = newnode
self.tail.prenode = None
self.tail.nextnode = None
self.size = self.size+1
else:
temp = self.head
while temp.nextnode is not None:#返回尾节点tail
temp = temp.nextnode
temp.nextnode = newnode
self.tail = newnode
self.tail.prenode = temp
self.tail.nextnode = None
self.size = self.size+1
#在查找到的a后面增加节点
def ins_node(self,a,b):
newnode = Node(b)
if self.head ==None:
self.head = newnode
self.tail = newnode
print("Insert success:",newnode.data)
self.size = self.size +1
else:
temp = self.head
while(temp is not None)&(temp.data != a):
temp = temp.nextnode
if temp.nextnode == None:
temp.nextnode = newnode
self.tail = newnode
self.tail.prenode = temp
self.tail.nextnode = None
temp = None
print("Insert success:",newnode.data)
self.size = self.size+1
else:
newnode.prenode = temp
newnode.nextnode = temp.nextnode
temp.nextnode = newnode
print("Insert success:",newnode.data)
self.size = self.size+1
#删除节点
def del_node(self,a):
if self.head == None:
pass
elif self.head.data == a:
if self.size ==1:
self.head = None
self.tail = None
self.size = self.size-1
else:
self.head = self.head.nextnode
self.size = self.size -1
else:
temp = self.head.nextnode
while (temp is not None) and (temp.data != a):
temp = temp.nextnode
p = temp.prenode
if temp != None:
if temp.nextnode == None:
self.tail = p
self.tail.nextnod = None
else:
p.nextnode = temp.nextnode
temp = None
self.size = self.size -1
print("Delete is success:",a)
def listall(self):#正序排列
if self.size == 0:
print("No data in the list")
else:
temp = self.head
while(temp is not None):
print(temp.data)
temp = temp.nextnode
def lista(self):#倒序排列
if self.size == 0:
print("No data in the list")
temp = self.tail
while(temp is not None):
print(temp.data)
temp = temp.prenode
if __name__ == '__main__':
link = PersonChan()
link.add_node(1)
link.add_node(2)
link.add_node(3)
link.add_node(4)
link.listall()
print("The list's size is:",link.size)
link.lista()

运行结果：

1
2
3
4
("The list's size is:", 4)
4
3
2
1

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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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