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Python雙向循環鏈表實現方法分析

2020-01-04 14:49:14
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來源:轉載
供稿:網友

本文實例講述了Python雙向循環鏈表實現方法。分享給大家供大家參考,具體如下:

最近身邊的朋友在研究用python來實現數據結構。遇到一個問題就是雙向循環鏈表的實現,改指向的時候總是發蒙。

我自己嘗實現了一個python的雙向循環鏈表。附上代碼,希望對大家有幫助。

如果不懂什么是雙向循環鏈表的伙伴,需要補習一下數據結構的基礎之后哦~~~

在python當中 用一個類Node 來實現鏈表的節點,節點數據有三個變量:

  • prev:前驅指針: 用于指向當前節點前一個節點
  • next: 后繼指針  用于指向當前節點后一個節點
  • item: 值, 用于存儲該節點要存的數值

當前節點的前一個節點我們叫他前驅,后一個節點我們叫他后繼。

在鏈表類當中,我們有一個變量head是鏈表的頭指針

我們拿著鏈表的頭head,就可以對他進行一些列操作:( 由于是雙向循環鏈表,修改指針特別容易出錯,我盡量說的細致,方便大家參考)

判斷空:is_empty()

如果頭指針head沒有指向則鏈表是空的 否則不是空的

在頭部添加元素: add(item)

1 新建一個節點 里面的值是item。

2 放入頭部:

2.1 如果鏈表是空的,node的next和prev都指向自己,然后head再指向node

在尾部添加元素: append(item)

1 創建一個新節點node 里面的值是item

2 放入尾部:

2.1 如果鏈表空,則執行頭部添加add就可以

2.2 鏈表非空:

2.2.1 node的next指向head

2.2.2 node的prev指向head的prev

2.2.3 head的prev元素的next指向node

2.2.4 head的prev指向改為node

2.2.5 head指向node  更換了頭部

指定位置添加元素: insert( pos , item )

1 新建一個節點node 里面的值是item

2 找到合適的位置插進去:

2.1 如果pos <= 0 還小,那就執行頭插方法 add()

2.2 如果pos >= 鏈表長度, 那就執行尾部插入 append()

2.3 如果pos位置在鏈表的中間:

2.3.1 定義一個臨時變量temp 按照傳入的pos找到要插入的位置的前一個元素

2.3.2 node的prev設為temp,node的next設為temp的next

2.3.3 temp的next指向的節點的prev改為node

2.3.4 temp的next改為node

得到鏈表長度: length()

1 我們設置一個臨時變量temp初始設為head , 設置一個計數器count 初始為 0

2 令count自增1 然后temp改指向自己的下一個元素 一直到temp遇到None 為止,temp到了鏈表的最后一個元素

通過這樣的方式,統計出一共有多少個節點返回

遍歷鏈表數據: travelji()

1 設置一個臨時變量temp初始化設為head

2 temp 每次輸出自己指向元素的值,然后在指向自己的下一個元素,一直temp為None 說明到了列表的尾部

刪除鏈表元素: remove( item )

1 開啟temp臨時變量 初始化為head ,

2  temp不斷指向自己的下一個元素,每次指向一個元素都檢查當前值是不是item,如果找到item則刪除它返回True,如果沒找到就到尾部了就返回False

2.1 刪除過程:

2.1.1 temp的前一個元素的next改為temp的后一個元素

2.1.2 temp的后一個元素的prev改為前一個元素

查詢是否有元素:search()

設置一個臨時變量temp從head開始,不斷指向自己下一個,每次都檢查一下自己的值如果和item相同返回True結束

如果temp變成None 則到尾部了都沒找到 返回False

上代碼!

# -*- coding:utf-8 -*-#!python3#鏈表的節點class Node(object): def __init__(self , item ):  self.item = item #節點數值  self.prev = None #用于指向前一個元素  self.next = None #用于指向后一個元素#雙向循環鏈表class DoubleCircleLinkList(object): def __init__(self):  self.__head = None #初始化的時候頭節點設為空、 #判斷鏈表是否為空,head為None 的話則鏈表是空的 def is_empty(self):  return self.__head is None #頭部添加元素的方法 def add(self,item):  node = Node(item) #新建一個節點node 里面的值是item  # 如果鏈表是空的,則node的next和prev都指向自己(因為是雙向循環),head指向node  if self.is_empty():   self.__head = node   node.next = node   node.prev = node  # 否則鏈表不空  else:   node.next = self.__head #node的next設為現在的head   node.prev = self.__head.prev #node的prev 設為現在head的prev   self.__head.prev.next = node #現在head的前一個元素的next設為node   self.__head.prev = node #現在head的前驅 改為node   self.__head = node #更改頭部指針 #尾部添加元素方法 def append(self , item):  #如果當前鏈表是空的 那就調用頭部插入方法  if self.is_empty():   self.add(item)  #否則鏈表不為空  else :   node = Node(item) #新建一個節點node   #因為是雙向循環鏈表,所以head的prev其實就是鏈表的尾部   node.next = self.__head #node的下一個設為頭   node.prev = self.__head.prev #node的前驅設為現在頭部的前驅   self.__head.prev.next = node #頭部前驅的后繼設為node   self.__head.prev = node #頭部自己的前驅改為node #獲得鏈表長度 節點個數 def length(self):  #如果鏈表是空的 就返回0  if self.is_empty():   return 0  #如果不是空的  else:   cur = self.__head #臨時變量cur表示當前位置 初始化設為頭head   count = 1 #設一個計數器count,cur每指向一個節點,count就自增1 目前cur指向頭,所以count初始化為1   #如果cur.next不是head,說明cur目前不是最后一個元素,那么count就1,再讓cur后移一位   while cur.next is not self.__head:    count += 1    cur = cur.next   #跳出循環說明所有元素都被累加了一次 返回count就是一共有多少個元素   return count #遍歷鏈表的功能 def travel(self):  #如果當前自己是空的,那就不遍歷  if self.is_empty():   return  #鏈表不空  else :   cur = self.__head #臨時變量cur表示當前位置,初始化為鏈表的頭部   #只要cur的后繼不是頭說明cur不是最后一個節點,我們就輸出當前值,并讓cur后移一個節點   while cur.next is not self.__head:    print( cur.item,end=" " )    cur = cur.next   #當cur的后繼是head的時候跳出循環了,最后一個節點還沒有打印值 在這里打印出來   print( cur.item ) #置頂位置插入節點 def insert(self, pos , item ):  #如果位置<=0 則調用頭部插入方法  if pos <= 0:   self.add(item)  #如果位置是最后一個或者更大 就調用尾部插入方法  elif pos > self.length() - 1 :   self.append(item)  #否則插入位置就是鏈表中間  else :   index = 0 #設置計數器,用于標記我們后移了多少步   cur = self.__head #cur標記當前所在位置   #讓index每次自增1 ,cur后移,當index=pos-1的時候說明cur在要插入位置的前一個元素,這時候停下   while index < pos - 1 :    index += 1    cur = cur.next   #跳出循環,cur在要插入位置的前一個元素,將node插入到cur的后面   node = Node(item) #新建一個節點   node.next = cur.next #node的后繼設為cur的后繼   node.prev = cur #node的前驅設為cur   cur.next.prev = node #cur后繼的前驅改為node   cur.next = node #cur后繼改為node #刪除節點操作 def remove(self,item):  #如果鏈表為空 直接不操作  if self.is_empty():   return  #鏈表不為空  else:   cur = self.__head #臨時變量標記位置,從頭開始   #如果頭結點就是 要刪除的元素   if cur.item == item:    #如果只有一個節點 鏈表就空了 head設為None    if self.length() == 1:     self.__head = None    #如果多個元素    else:     self.__head = cur.next #頭指針指向cur的下一個     cur.next.prev= cur.prev #cur后繼的前驅改為cur的前驅     cur.prev.next = cur.next #cur前驅的后繼改為cur的后繼   #否則 頭節點不是要刪除的節點 我們要向下遍歷   else:    cur = cur.next #把cur后移一個節點    #循環讓cur后移一直到鏈表尾元素位置,期間如果找得到就刪除節點,找不到就跳出循環,    while cur is not self.__head:     #找到了元素cur就是要刪除的     if cur.item == item:      cur.prev.next = cur.next #cur的前驅的后繼改為cur的后繼      cur.next.prev = cur.prev #cur的后繼的前驅改為cur的前驅     cur = cur.next #搜索節點是否存在 def search(self , item):  #如果鏈表是空的一定不存在  if self.is_empty():   return False  #否則鏈表不空  else:   cur = self.__head #設置臨時cur從頭開始   # cur不斷后移,一直到尾節點為止   while cur.next is not self.__head:    #如果期間找到了就返回一個True 結束運行    if cur.item == item:     return True    cur = cur.next   # 從循環跳出來cur就指向了尾元素 看一下為元素是不是要找的 是就返回True   if cur.item ==item:    return True   #所有元素都不是 就返回False 沒找到   return Falseif __name__ == "__main__": dlcl = DoubleCircleLinkList() print(dlcl.search(7)) dlcl.travel() dlcl.remove(1) print(dlcl.length()) print(dlcl.is_empty()) dlcl.append(55) print(dlcl.search(55)) dlcl.travel() dlcl.remove(55) dlcl.travel() print(dlcl.length()) dlcl.add(3) print(dlcl.is_empty()) dlcl.travel() dlcl.add(4) dlcl.add(5) dlcl.append(6) dlcl.insert(-10,1) dlcl.travel() print(dlcl.length()) dlcl.remove(6) dlcl.travel() print(dlcl.search(7) ) dlcl.append(55) dlcl.travel()

運行結果:

False
0
True
True
55
0
False
3
1 5 4 3 6
5
1 5 4 3
False
1 5 4 3 55

各種數據結構主要是思想,不同的人實現方式都不一定一樣,同一個人多次實現也不一定一樣。所以以上代碼僅供參考~

如果有更簡潔的方式,歡迎大家批評指正哦~

希望本文所述對大家Python程序設計有所幫助。


注:相關教程知識閱讀請移步到python教程頻道。
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