Python链表之双向链表

 一种更复杂的链表是“双向链表”或“双面链表”。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。

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


class DoubleLinkList(object):
    """双链表"""
    def __init__(self):  # 初始化一个空链表，变量_head指向None
        self._head = None

    def is_empty(self):  # 和单链表一样
        """判断链表是否为空"""
        return self._head is None

    def length(self):  # 和单链表一样
        """链表长度"""
        cur = self._head
        count = 0
        while cur is not None:
            count += 1
            cur = cur.next
        return count

    def travel(self):  # 和单链表一样
        """遍历链表"""
        cur = self._head
        if self.is_empty():
            print("链表为空")
        else:
            while cur is not None:
                print(cur.elem, end=" ")
                cur = cur.next
            print("")

    def add(self, item):
        """头部添加元素，头插法"""
        node = Node(item)
        if self.is_empty():
            # 如果是空链表，将_head指向node
            self._head = node
        else:
            # 将node的next指向_head的头节点
            node.next = self._head
            # 将_head的头节点的prev指向node
            self._head.prev = node
            # 将_head 指向node
            self._head = node

    def append(self, item):
        """尾部添加元素，尾插法"""
        node = Node(item)
        if self.is_empty():
            # 如果是空链表，将_head指向node
            self._head = node
        else:
            # 移动到链表尾部时，cur正好指向尾节点
            cur = self._head
            while cur.next is not None:
                cur = cur.next
            # 将尾节点cur的next指向node
            cur.next = node
            # 将node的prev指向cur
            node.prev = cur

    def insert(self, pos, item):
        """指定位置添加元素
        :param pos：从0开始
        :param item：需要插入的元素
        """
        if pos <= 0:
            self.add(item)
        elif pos > self.length() - 1:
            self.append(item)
        else:
            count = 0
            cur = self._head
            # 移动到指定位置
            while count < pos:
                count += 1
                cur = cur.next
            # 跳出循环时cur指向指定位置pos：2
            node = Node(item)
            # 将node的next指向cur
            node.next = cur
            # 将node的prev指向cur的prev，即位置2
            node.prev = cur.prev
            # 将位置1的next指向node
            cur.prev.next = node
            # 将cur的prev指向node
            cur.prev = node
            """
            # 移动到指定位置的前一个位置
            while count < (pos-1):
                count += 1
                cur = cur.next
            # 将node的prev指向cur
            node.prev = cur
            # 将node的next指向cur的下一个节点
            node.next = cur.next
            # 将cur的下一个节点的prev指向node
            cur.next.prev = node
            # 将cur的next指向node
            cur.next = node
            """

    def remove(self, item):
        """删除节点，当链表为空时不做任何操作"""
        cur = self._head
        while cur is not None:  # 进入循环表示链不为空
            if cur.elem == item:  # 找到该元素
                if cur == self._head:   # 判断此节点是否是头节点
                    self._head = cur.next  # _head直接就指向cur的下一个节点
                    if cur.next:  # 如果cur的下一个节点不为None，即链表不止一个元素，则让cur下一个节点的prev指向None
                        cur.next.prev = None
                else:  # 如果cur不是头节点
                    cur.prev.next = cur.next  # cur的前一个节点指向cur的后一个节点
                    if cur.next:  # 如果cur的下一个节点不为None
                        cur.next.prev = cur.prev  # 则cur后一个节点的prev指向cur的前一个节点
                break
            else:
                cur = cur.next

    def search(self, item):  # 和单链表一样
        """链表查找节点是否存在，并返回True或者False"""
        cur = self._head
        while cur is not None:
            if cur.elem == item:
                return True
            else:
                cur = cur.next
        return False


if __name__ == "__main__":
    ll = DoubleLinkList()
    ll.add(1)
    ll.add(2)
    ll.append(3)
    ll.insert(2, 4)
    ll.insert(4, 5)
    ll.insert(0, 6)
    print(ll.length())
    ll.travel()
    print(ll.length())
    print(ll.search(3))
    print(ll.length())
    print(ll.search(4))
    ll.remove(1)
    print(ll.length())
    ll.travel()