数据结构-双向链表（Python实现）

数据结构在编程世界中一直是非常重要的一环，不管是开发还是算法，哪怕是单纯为了面试，数据结构都是必修课，今天我们介绍链表中的一种——双向链表的代码实现。

好了，话不多说直接上代码。

双向链表

首先，我们定义一个节点类：Node

class Node:
    def __init__(self, data):
        self.data = data
        self.next = None
        self.prev = None
    def getData(self):
        return self.data

    def setData(self, data):
        self.data = data

    def getNext(self):
        return self.next

    def getPrev(self):
        return self.prev

好，我们定义了节点类，并实现了获取、修改节点数据、获取上一个/下一个节点的方法。

通过node = Node(10)就可以实例化一个节点啦。

接下来我们来定义链表类：

class TwoWayList:
    def __init__(self):
        self.head = None
        self.tail = None
        self.length = 0

好，我们定义了一个链表类，并设置三个属性，head表示头节点，tail表示尾节点，length表示链表长度，接下来，我们给链表类添加一些方法。

• 判断链表是否为空：

    def isEmpty(self):
        return self.head == None

• 在链表尾部添加节点：

    def append(self, item):
        if self.length == 0:
            node = Node(item)
            self.head = node
            self.tail = node
            self.length = 1
            return
        node = Node(item)
        tail = self.tail
        tail.next = node
        node.prev = tail
        self.tail = node
        self.length += 1

添加节点的时候，我们首先要判断链表是否为空，另外要注意给原本的尾节点设置next属性，新的尾节点设置prev属性，更新链表的tail和length属性。

• 链表中插入节点：

    def insert(self, index, item):
        length = self.length
        if (index<0 and abs(index)>length) or (index>0 and index>=length):
            return False
        if index < 0:
            index = index + length
        if index == 0:
            node = Node(item)
            if self.head != None:
                self.head.prev = node
            else:
                self.tail = node
            node.next = self.head
            self.head = node
            self.length += 1
            return True
        if index == length - 1:
            return self.append(item)

        node1 = self.head
        for i in range(0, index):
            node1 = node1.next
        node2 = node1.next

        node = Node(item)
        node.prex = node1
        node.next = node2
        node1.next = node
        node2.prev = node

        self.length += 1
        return True

插入节点时候，我们参数为下标index和数据item，我们默认在指定下标的后面插入新节点。

在这里我们同样要特殊考虑头节点和尾结点的情况。

在执行插入时先将新节点的next、prev属性指向相应节点，在将前后节点的next和prev指向新节点，同时注意更新链表的length属性。

• 根据节点数据获取链表上的节点

    def get(self, data):
        node = self.head
        for i in range(self.length):
            if node.data == data:
                return node
            else:
                node = node.next
        else:
            return False

• 根据下标获取链表上的节点

    def getByIndex(self, index):
        if index >= self.length:
            return False
        if index == 0:
            return self.head

        now = self.head
        for i in range(self.length):
            if i == index:
                return now
            now = now.next

• 更新指定下标节点的数据

    def setData(self, index, data):
        if index >= self.length:
            return False
        if index == 0:
            self.head.data = data

        now = self.head
        for i in range(self.length):
            if i == index:
                now.data = data
                return True
            now = now.next

• 删除指定下标的节点

    def remove(self, index):
        if index >= self.length:
            return False
        if index == 0:
            self.head = self.head.next
            if self.length != 1:
                self.head.prev = None
            self.length -= 1
            return True
        if index == self.length-1:
            self.tail = self.tail.prev
            self.tail.next = None
            self.length -= 1
            return True

        now = self.head
        for i in range(self.length):
            if i == index:
                now.next.prev = now.prev
                now.prev.next = now.next
                self.length -= 1
                return True
            now = now.next

注意要更新length属性，如果删除头节点还要更新head属性，如果删除尾结点要更新tail属性。

• 链表翻转

    def reverse(self):
        now = self.head
        last = None
        for i in range(self.length):
            last = now
            now = now.next
            tmp = last.prev
            last.prev = last.next
            last.next = tmp
        tmp = self.head
        self.head = self.tail
        self.tail = tmp
        return True

链表翻转我们不光要更新tail和head属性，还要将每一个节点上的next和prev属性调换。

• 清空链表

    def clear(self):
        self.head = None
        self.tail = None
        self.length = 0

• 实现链表类的__str__方法，定义print()函数打印链表的方式

    def __str__(self):
        string = ''
        node = self.head
        for i in range(self.length):
            string += str(node.data) + '/'
            node = node.next
        return string

这里我们让print()函数打印链表时，从头节点开始依次打印每个节点的数据，并用/符号分割。

好啦，一个双向链表我们就定义好了，并实现了一些操作链表的方法，我们了来测试一下我们定义的链表吧~

li = TwoWayList()
li.isEmpty()
li.insert(0, 1)
li.getByIndex(0)
li.remove(0)

print(li)
li.append(1)

print(li)
li.append(2)
print(li)
li.append(4)
print(li)
li.insert(2,3)
print(li)
li.insert(3,4)

print(li)
li.remove(2)
print(li)
li.setData(2,10)
print(li)
li.reverse()
print(li)
print(li.get(2).data)
print(li.getByIndex(1).data)

执行上面的操作，检查一下你的输出吧，如果你有任何建议欢迎留言告诉我