Python 实现双向链表（图解）

原文：https://blog.csdn.net/qq490691606/article/details/49948263

git 路径 https://github.com/wangpanjun/datastructure.git

git 路径 https://github.com/wangy8961/python3-algorithms

双向链表

双向链表也叫双链表，是链表的一种，它的每个数据结点中都有两个指针，分别指向直接后继和直接前驱。所以，从双向链表中的任意一个结点开始，都可以很方便地访问它的前驱结点和后继结点

双向链表基本方法实现（Python）

1. 初始化链表

定义节点结构：指针域pre、next和数据域data
为方便操作添加了head和tail节点，初始化时head.next–>tail,tail.pre–>next

"""节点类"""
class Node(object):
    def __init__(self, data=None):
        self.data = data
        self.pre = None
        self.next = None
"""初始化双向链表"""
def __init__(self):
    """
    设置头尾，操作比较容易
    头－－（next）－－》尾
    尾－－（pre）－－》头
    :return:
    """
    head = Node()
    tail = Node()
    self.head = head
    self.tail = tail
    self.head.next = self.tail
    self.tail.pre = self.head

2. 获取链表长度

起始head，每有一个节点，length＋1

"""获取链表长度"""
def __len__(self):
    length = 0
    node = self.head
    while node.next != self.tail:
        length += 1
        node = node.next
    return length

3. 追加节点

因为有tail 节点，所以找到tail.pre 节点就好了

"""追加节点"""
def append(self, data):
    """
    :param data:
    :return:
    """
    node = Node(data)
    pre = self.tail.pre
    pre.next = node
    node.pre = pre
    self.tail.pre = node
    node.next = self.tail
    return node

4. 获取节点

获取节点要判断index正负值

"""获取节点"""
def get(self, index):
    """
    获取第index个值，若index>0正向获取else 反向获取
    :param index:
    :return:
    """
    length = len(self)
    index = index if index >= 0 else length + index
    if index >= length or index < 0: return None
    node = self.head.next
    while index:
        node = node.next
        index -= 1
    return node

5. 设置节点

找到当前节点赋值即可

"""设置节点"""

def set(self, index, data):
    node = self.get(index)
    if node:
        node.data = data
    return node

6. 插入节点

插入节点需要找到插入节点的前一个节点pre_node和后一个节点next_node（索引index的正负，前一节点不同，需要判断一下），然后将pre_node.next–>node,node.pre->pre_node;next_node.pre–>node,node.next–>next_node

"""插入节点"""
def insert(self, index, data):
    """
    因为加了头尾节点所以获取节点node就一定存在node.next 和 node.pre
    :param index:
    :param data:
    :return:
    """
    length = len(self)
    if abs(index + 1) > length:
        return False
    index = index if index >= 0 else index + 1 + length
    next_node = self.get(index)
    if next_node:
        node = Node(data)
        pre_node = next_node.pre
        pre_node.next = node
        node.pre = pre_node
        node.next = next_node
        next_node.pre = node
    return node

7. 删除节点

删除节点，也要区分一下索引的正负。找到当前节点的前一个节点pre_node和后一个节点next_node，将pre_node.nex–>next_node即可

"""删除节点"""
def delete(self, index):
    node = self.get(index)
    if node:
        node.pre.next = node.next
        node.next.pre = node.pre
        return True
    return False

8. 反转链表

反转链表的实现有多种方式，比较简单的就是生成一个新的链表－－》可以用数组存储所有节点让后倒序生成新的链表
在这里用下面这种方式生产：
可能有点绕
1.node.next –> node.pre；node.pre –> node.next（递归）
2.head.next –> None；tail.pre –> None
3.head–>tail；tail–>head

"""反转链表"""
def __reversed__(self):
    """
    1.node.next --> node.pre
      node.pre --> node.next
    2.head.next --> None
      tail.pre --> None
    3.head-->tail
     tail-->head
    :return:
    """
    pre_head = self.head
    tail = self.tail
    def reverse(pre_node, node):
        if node:
            next_node = node.next
            node.next = pre_node
            pre_node.pre = node
            if pre_node is self.head:
                pre_node.next = None
            if node is self.tail:
                node.pre = None
            return reverse(node, next_node)
        else:
            self.head = tail
            self.tail = pre_head
    return reverse(self.head, self.head.next)

9. 清空链表

类似初始化

"""清空链表"""
def clear(self):
    self.head.next = self.tail
    self.tail.pre = self.head