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