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前面我们讲到了Python中如何在没有指针的情况下来实现一个单链表这种数据结构，面向对象程序很高明啊，用一个类实现结点，有了结点就可以串联起来形成链表。既然大家都是链表，那么双向链表和单向循环链表跟单向链表不就是爸爸和儿子的关系嘛！那么我们就可以使用继承来实现双向链表和单向循环链表了，使得其中的很多代码都可以重用，提高了代码编写的效率。下面我就来着重介绍一下Python链表家族的其他成员的方法特有实现方式。

什么是双向链表？双向链表指的是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None；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None。如下图所示就是一个双向链表的大概表现形式。

其实双向链表就是在单链表的基础上有指向前一个节点的链接，使得我们在访问结点的时候能快速找到前一个节点的信息。

相比于单链表新增加了一个指向先一个节点的“指针”（链接）。

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

• is_empty() 链表是否为空
• length() 链表长度
• travel() 遍历链表
• search(item) 查找节点是否存在
• add(item) 链表头部添加
• append(item) 链表尾部添加
• insert(pos, item) 指定位置添加
• remove(item) 删除节点
  分析下来可以发现，双向链表的判空操作、计算链表长度操作、遍历操作、查找操作跟单链表的代码是一样的，这里我们就可以使用继承的方法让双向链表来继承单链表类的代码。

class DoubleLinkList(SingleLinkList):
    """双链表"""
    pass

双向链表头部添加元素跟单链表没啥区别，就是要把原先的第一个元素指向新添加的元素。

    def add(self, item):
        """链表头部添加元素，头插法"""
        node = Node(item)
        node.next = self.__head
        self.__head = node
        node.next.prev = node

先考虑一般情况，双向链表尾部添加跟单链表一样，只需要添加指向前一个的链接，如果列表为空，直接将头结点指向新添加的结点即可。

    def append(self, item):
        """链表尾部添加元素, 尾插法"""
        node = Node(item)
        if self.is_empty():
            self.__head = node
        else:
            cur = self.__head
            while cur.next != None:
                cur = cur.next
            cur.next = node
            node.prev = cur

将原有的链接打开，然后重新链接正确，链接步骤如上， node.next = cur， node.prev = cur.prev， cur.prev.next = node，cur.prev = node。需要注意的是，此处while循环的退出条件是count<pos而不是单链表中的count<pos-1，原因是我的游标cur可以直接运动到pos位置处，而不需要到前一个就停住，因为有prev指向前一个结点。其他特殊情况的操作与单链表相同。

    def insert(self, pos, item):
        """指定位置添加元素
        :param  pos 从0开始
        """
        if pos <= 0:
            self.add(item)
        elif pos > (self.length()-1):
            self.append(item)
        else:
            cur = self.__head
            count = 0
            while count < pos:
                count += 1
                cur = cur.next
            # 当循环退出后，cur指向pos位置
            node = Node(item)
            node.next = cur
            node.prev = cur.prev
            cur.prev.next = node
            cur.prev = node

双向链表删除结点不需要像单链表那样要两个游标，因为有prev可以指向前一个结点，只用一个cur就可以了。链表中间删除且有多个结点：cur移到要删除的结点位置，然后将其前一个结点与其后一个结点相连。如果是首结点：直接把头结点指向原先的第二个结点，需要考虑只有一个节点的情况。如果是尾结点有的操作是不需要的，这里就要做个判断。具体代码如下：

    def remove(self, item):
        """删除节点"""
        cur = self.__head
        while cur != None:
            if cur.elem == item:
                # 先判断此结点是否是头节点
                # 头节点
                if cur == self.__head:
                    self.__head = cur.next
                    if cur.next:
                        # 判断链表是否只有一个结点
                        cur.next.prev = None
                else:
                    cur.prev.next = cur.next
                    if cur.next:
                    # 判断是否是尾结点
                        cur.next.prev = cur.prev
                break
            else:
                cur = cur.next

以下是测试代码：

if __name__ == "__main__":
    dll = DoubleLinkList()
    print(dll.is_empty())
    print(dll.length())
    dll.append(1)
    print(dll.is_empty())
    print(dll.length())
    dll.append(2)
    dll.add(8)
    dll.append(3)
    dll.append(4)
    dll.append(5)
    dll.append(6)
    dll.insert(-1, 9) 
    dll.travel()
    dll.insert(3, 100) 
    dll.travel()
    dll.insert(10, 200) 
    dll.travel()
    dll.remove(100)
    dll.travel()
    dll.remove(9)
    dll.travel()
    dll.remove(200)
    dll.travel()

单向循环链表就是在单链表的基础上增加了一个从尾结点指向首结点的“指针”，使得整个链表成了一个圈，可以循环遍历。单向循环链表的结点定义如下：

class Node(object):
    """节点"""
    def __init__(self, elem):
        self.elem = elem
        self.next = None

其初始化函数如下：

lass SingleCycleLinkList(object):
    """单向循环链表"""
    def __init__(self, node=None):
        self.__head = node
        if node:
            node.next = node

如果链表非空node.next = node，也就是有指向结点的结点。

• is_empty() 判断链表是否为空
• length() 返回链表的长度
• travel() 遍历
• add(item) 在头部添加一个节点
• append(item) 在尾部添加一个节点
• insert(pos, item) 在指定位置pos添加节点
• remove(item) 删除一个节点
• search(item) 查找节点是否存在

直降与单链表操作不同的代码段哈！

这个跟单链表不同的地方在于这里count是=1，单链表是0，原因在于单链表的条件是cur == None截止，而这里是cur.next = =self.__head，cur指向的是最后一个结点，从1计数即可，单链表是None则要从0计数。

    def length(self):
        """链表长度"""
        if self.is_empty():
            return 0
        # cur游标，用来移动遍历节点
        cur = self.__head
        # count记录数量
        count = 1
        while cur.next != self.__head:
            count += 1
            cur = cur.next
        return count

    def travel(self):
        """遍历整个链表"""
        if self.is_empty():
            return
        cur = self.__head
        while cur.next != self.__head:
            print(cur.elem, end=" ")
            cur = cur.next
        # 退出循环，cur指向尾节点，但尾节点的元素未打印
        print(cur.elem)

如果非空，操作跟单链表基本一致，注意的是有从尾结点到首结点的指向。如果是空列表，直接将头结点指向添加的结点即可。

    def add(self, item):
        """链表头部添加元素，头插法"""
        node = Node(item)
        if self.is_empty():
            self.__head = node
            node.next = node
        else:
            cur = self.__head
            while cur.next != self.__head:
                cur = cur.next
            # 退出循环，cur指向尾节点
            node.next = self.__head
            self.__head = node
            # cur.next = node
            cur.next = self.__head

注意指向首结点。

    def append(self, item):
        """链表尾部添加元素, 尾插法"""
        node = Node(item)
        if self.is_empty():
            self.__head = node
            node.next = node
        else:
            cur = self.__head
            while cur.next != self.__head:
                cur = cur.next
            # node.next = cur.next
            node.next = self.__head
            cur.next = node

pos<=0头插，pos>表长尾插。在中间插入的话不涉及头尾结点的关系，就完全是一个单链表的插入了。

    def insert(self, pos, item):
        """指定位置添加元素
        :param  pos 从0开始
        """
        if pos <= 0:
            self.add(item)
        elif pos > (self.length()-1):
            self.append(item)
        else:
            pre = self.__head
            count = 0
            while count < (pos-1):
                count += 1
                pre = pre.next
            # 当循环退出后，pre指向pos-1位置
            node = Node(item)
            node.next = pre.next
            pre.next = node

删除这里很有点麻烦，需要考虑很多的情况，提供一种另外的思路是先判断链表的长度，再删除。

    def remove(self, item):
        """删除节点"""
        if self.is_empty():
            return
        cur = self.__head
        pre = None
        while cur.next != self.__head:
            if cur.elem == item:
                # 先判断此结点是否是头节点
                if cur == self.__head:
                    # 头节点的情况
                    # 找尾节点
                    rear = self.__head
                    while rear.next != self.__head:
                        rear = rear.next
                    self.__head = cur.next
                    rear.next = self.__head
                else:
                    # 中间节点
                    pre.next = cur.next
                return
            else:
                pre = cur
                cur = cur.next
        # 退出循环，cur指向尾节点
        if cur.elem == item:
            if cur == self.__head:
                # 链表只有一个节点
                self.__head = None
            else:
                # pre.next = cur.next
                pre.next = self.__head

这里的测试代码和结果跟前面的都差不多。

部分代码和图片来源于我学习的资料！
链表部分就到此结束了，貌似涨了很多粉，哈哈。再次说明的是我在这里写博客不是说有啥高大上的东西，就是记录和分享自己的学习历程，毕竟也有很多新手来CSDN学习的，可能有些东西写出来不符合您的胃口，不要喷我啦，再喷就自闭了！
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