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Python双链表原理与实现方法详解

2020-03-20 12:04 513 查看

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

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

    更多关于Python相关内容感兴趣的读者可查看本站专题：《Python数据结构与算法教程》、《Python加密解密算法与技巧总结》、《Python编码操作技巧总结》、《Python函数使用技巧总结》、《Python字符串操作技巧汇总》及《Python入门与进阶经典教程》

    希望本文所述对大家Python程序设计有所帮助。

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