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数据结构 双向链表 单向循环链表 Python代码

双向链表

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。

代码实现:

class Node:
    """双向链表节点"""
    def __init__(self, item):
        self.item = item
        self.next = None
        self.pre = None


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


    def __str__(self):
        """打印链表对象"""
        str1 = "["
        cur = self.__head
        while cur is not None:
            str1 += str(cur.item)
            str1 += ", "
            cur = cur.next
        str1 += "]"
        return str1

    def is_empty(self):
        """判断链表是否为空
        :return 如果链表为空 返回真
        """
        return self.__head is None

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

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

    def add(self, item):
        """头部插入元素
        :param item:要保存的具体数据
        """
        node = Node(item)
        node.next = self.__head
        self.__head = node
        if node.next:
            node.next.pre = node

    def append(self, item):
        """尾部插入元素"""
        node = Node(item)
        if self.is_empty():
            # 如果是空链表,将__head指向node
            self.__head = node
        else:
            # 移动到链表尾部
            cur = self.__head
            while cur.next is not None:
                cur = cur.next
            # 将node的pre指向cur
            node.pre = cur
            # 将尾节点cur的next指向node
            cur.next = node

    def insert(self, pos, item):
        """在指定位置添加节点"""
        if pos <= 0:
            self.add(item)
        elif pos >= self.length():
            self.append(item)
        else:
            cur = self.__head
            count = 0
            # 移动到指定位置的前一个位置
            while count <= pos:
                count += 1
                cur = cur.next
            # 将node的pre指向cur
            node = Node(item)
            node.next = cur
            node.pre = cur.pre
            cur.pre.next = node
            cur.pre = node

    def remove(self, item):
        """删除元素"""
        cur = self.__head
        while cur is not None:
            # 找到了要删除的元素
            if cur.item == item:
                # 先判断此结点是否是头节点
                # 头节点
                if cur == self.__head:
                    self.__head = cur.next
                    # 如果存在下一个节点,则设置下一个节点
                    if cur.next:
                        # 判断链表是否只有一个节点
                        self.__head.pre = None
                else:
                    cur.pre.next = cur.next
                    # 如果存在下一个节点,则设置下一个节点
                    if cur.next:
                        cur.next.pre = cur.pre
                return
            # 不是要找的元素 移动游标
            cur = cur.next


if __name__ == '__main__':
    sll = DoubleLinkList()
    # 打印链表的长度
    print("链表的长度", end=" ")
    print(sll.length())

    # 打印链表
    print(sll)

    # 向链表追加节点
    sll.append(1)

    # 向链表添加节点
    sll.add(2)

    # 向链表插入节点
    sll.insert(0, 3)

    # 打印链表
    print(sll)

    # 判断链表是否为空
    print("链表是否为空", end=" ")
    print(sll.is_empty())

    # 判断节点是否存在
    print("判断节点3是否存在", end=" ")
    print(sll.search(3))

    # 删除节点
    sll.remove(3)

    # 打印链表
    print(sll)

           

单向循环链表

单链表的一个变形是单向循环链表,链表中最后一个节点的next域不再为None,而是指向链表的头节点。
           

单向循环链表的实现

class Node:
    """单链表的节点"""
    def __init__(self, item):
        # item存放数据元素
        self.item = item
        # next是下一个节点的标识
        self.next = None




class CycleSingleLinkList:
    """单向循环链表"""
    def __init__(self, node=None):
        # 头节点指向第一个节点
        self.__head = node


    def __str__(self):
        """遍历列表"""
        if self.is_empty():
            return "[ ]"
        sll = "["
        cur = self.__head
        while cur.next != self.__head:
            sll += str(cur.item)
            sll += ", "
            cur = cur.next
        sll += str(cur.item)
        sll += "]"
        return sll


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


    def length(self):
        """链表长度"""
        if self.is_empty():
            return 0
        # cur初始时指向头节点
        cur = self.__head
        count = 1
        # 尾节点指向None,当未达到尾部时
        while cur.next != self.__head:
            count += 1
            # 将cur后移一个节点
            cur = cur.next
        return count


    def add(self, item):
        """
        链表头部添加元素
        :param item: 要保存的数据
        """
        node = Node(item)
        if self.is_empty():
            self.__head = node
            node.next = node
        # 寻找尾节点
        cur = self.__head
        while cur.next != self.__head:
            cur = cur.next
        # 从循环退出,cur指向的尾节点
        node.next = self.__head
        self.__head = node
        cur.next = self.__head


    def append(self, item):
        """列表尾部添加元素"""
        node = Node(item)
        if self.is_empty():
            # 如果链表为空的话,则直接把新节点放在头部
            self.__head = node
            node.next = node
        else:
            cur = self.__head
            while cur.next != self.__head:
                cur = cur.next
            # 退出循环的时候,cur指向尾节点
            cur.next = node
            node.next = self.__head


    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)
        # 若指定位置超过链表尾部,则执行尾部插入
        elif pos >= self.length():
            self.append(item)
        # 找到指定位置
        else:
            cur = self.__head
            count = 0
            while count < (pos-1):
                count += 1
                # 退出循环时,cur指向pos的前一个位置
                cur = cur.next
            node = Node(item)
            node.next = cur.next
            cur.next = node


    def remove(self, item):
        """删除节点"""
        if self.is_empty():
            return
        cur = self.__head
        pre = None
        while cur.next != self.__head:
            # 找到了要删除的元素
            if cur.item == item:
                # 在头部找到了元素
                if cur == self.__head:
                    # 先找到尾节点
                    rear = self.__head
                    while rear.next != self.__head:
                        rear = rear.next
                    # 退出循环后,rear指向为尾节点
                    self.__head = cur.next
                    rear.next = self.__head
                else:
                    pre.next = cur.next
                return
            # 不是要找的元素 移动游标
            pre = cur
            cur = cur.next
        # 退出循环后 cur指向尾节点
        if cur.item == item:
            # 链表只有一个节点
            if cur == self.__head:
                self.__head = Node
            else:
                pre.next = self.__head


    def search(self, item):
        """查找节点是否存在"""
        if self.is_empty():
            return False
        cur = self.__head
        while cur.next != self.__head:
            if cur.item == item:
                return True
            cur = cur.next
        # 退出循环后 cur指向尾节点
        if cur.item == item:
            return True
        return False




if __name__ == '__main__':
    # 生成链表对象
    sll = CycleSingleLinkList()

    # 打印链表的长度
    print("链表的长度", end=" ")
    print(sll.length())

    # 打印链表
    print(sll)

    # 向链表追加节点
    sll.append(1)

    # 向链表添加节点
    sll.add(2)

    # 向链表插入节点
    sll.insert(0, 3)

    # 打印链表
    print(sll)

    # 判断链表是否为空
    print("链表是否为空", end=" ")
    print(sll.is_empty())

    # 判断节点是否存在
    print("判断节点3是否存在", end=" ")
    print(sll.search(3))

    # 删除节点
    sll.remove(3)

    # 打印链表
    print(sll)


           

exit(?)