双向链表是在单向链表的基础上更为复杂的数据结构，其中一个节点除了含有自身信息外，还应该含有下连接一下个节点和上一个节点的信息。
双向链表适用于需要双向查找节点值的场景中，在数据量难以估计并且数据增删操作频繁的场景中，双向链表有一定优势；链表在内存中呈现的状态是离散的地址块，不需要像列表一样预先分配内存空间，在内存的充分利用上更胜一筹，不过增加了一些额外开销。
双向链表结构如图：
定义基本的节点类和链表类：
class Node:
"""节点类"""
def __init__(self, item):
self.item = item
self.next = None
self.prev = None
class DLinkList:
"""
双向列表类
"""
def __init__(self):
self.head = None
时间双向链表类的基本属性：是否为空，链表长度、链表遍历；判断链表是否为空只需要看头部head是否指向空，链表遍历只需要从头部到最后一个节点的下一个节点指向为空的情况，同时链表长度也是根据最后一个节点的下一个节点是否指向空来判断，基本实现如下：
class Node:
"""节点类"""
def __init__(self, item):
self.item = item
self.next = None
self.prev = None
class DLinkList:
"""
双向列表类
"""
def __init__(self):
self._head = None
@property
def is_empty(self):
return None == self._head
@property
def length(self):
if self.is_empty:
return 0
n = 1
cur = self._head
while None != cur.next:
cur = cur.next
n += 1
return n
@property
def ergodic(self):
if self.is_empty:
raise ValueError('ERROR NULL')
cur = self._head
print(cur.item)
while None != cur.next:
cur = cur.next
print(cur.item)
return True
接下来实现添加节点相关的操作，在头部添加、任意位置添加、尾部添加，注意在任意插入节点的时候，需要对节点进行遍历并计数，注意计数起始是1，而不是0，对应的节点是从第二个节点开始。
class Node:
"""节点类"""
def __init__(self, item):
self.item = item
self.next = None
self.prev = None
class DLinkList:
"""
双向列表类
"""
def __init__(self):
self._head = None
@property
def is_empty(self):
"""
是否为空
:return:
"""
return None == self._head
@property
def length(self):
"""
链表长度
:return:
"""
if self.is_empty:
return 0
n = 1
cur = self._head
while None != cur.next:
cur = cur.next
n += 1
return n
@property
def ergodic(self):
"""
遍历链表
:return:
"""
if self.is_empty:
raise ValueError('ERROR NULL')
cur = self._head
print(cur.item)
while None != cur.next:
cur = cur.next
print(cur.item)
return True
def add(self, item):
"""
在头部添加节点
:param item:
:return:
"""
node = Node(item)
if self.is_empty:
self._head = node
else:
node.next = self._head
self._head.prev = node
self._head = node
def append(self, item):
"""
在尾部添加节点
:return:
"""
if self.is_empty:
self.add(item)
else:
node = Node(item)
cur = self._head
while None != cur.next:
cur = cur.next
cur.next = node
node.prev = cur
def insert(self, index, item):
"""
在任意位置插入节点
:param index:
:param item:
:return:
"""
if index == 0:
self.add(item)
elif index+1 >= self.length:
self.append(item)
else:
n = 1
node = Node(item)
cur = self._head
while Node != cur.next:
pre = cur
cur = cur.next
if n == index:
break
pre.next = node
node.prev = pre
node.next = cur
cur.prev = node
在实现较为复杂的删除节点操作和判断节点是否存在的方法。
class Node:
"""节点类"""
def __init__(self, item):
self.item = item
self.next = None
self.prev = None
class DLinkList:
"""
双向列表类
"""
def __init__(self):
self._head = None
@property
def is_empty(self):
"""
是否为空
:return:
"""
return None == self._head
@property
def length(self):
"""
链表长度
:return:
"""
if self.is_empty:
return 0
n = 1
cur = self._head
while None != cur.next:
cur = cur.next
n += 1
return n
@property
def ergodic(self):
"""
遍历链表
:return:
"""
if self.is_empty:
raise ValueError('ERROR NULL')
cur = self._head
print(cur.item)
while None != cur.next:
cur = cur.next
print(cur.item)
return True
def add(self, item):
"""
在头部添加节点
:param item:
:return:
"""
node = Node(item)
if self.is_empty:
self._head = node
else:
node.next = self._head
self._head.prev = node
self._head = node
def append(self, item):
"""
在尾部添加节点
:return:
"""
if self.is_empty:
self.add(item)
else:
node = Node(item)
cur = self._head
while None != cur.next:
cur = cur.next
cur.next = node
node.prev = cur
def insert(self, index, item):
"""
在任意位置插入节点
:param index:
:param item:
:return:
"""
if index == 0:
self.add(item)
elif index+1 >= self.length:
self.append(item)
else:
n = 1
node = Node(item)
cur = self._head
while Node != cur:
pre = cur
cur = cur.next
if n == index:
break
pre.next = node
node.prev = pre
node.next = cur
cur.prev = node
def search(self, item):
"""
查找节点是否存在
:param item:
:return:
"""
if self.is_empty:
raise ValueError("ERROR NULL")
cur = self._head
while None != cur:
if cur.item == item:
return True
cur = cur.next
return False
def deltel(self, item):
"""删除节点元素"""
if self.is_empty:
raise ValueError('ERROR NULL')
else:
cur = self._head
while None != cur:
if cur.item == item:
if not cur.prev: # 第一个节点
if None != cur.next: # 不止一个节点
self._head = cur.next
cur.next.prev = None
else: # 只有一个节点
self._head = None
else: # 不是第一个节点
if cur.next == None: # 最后一个节点
cur.prev.next = None
else: # 中间节点
cur.prev.next = cur.next
cur.next.prev = cur.prev
cur = cur.next
注意在删除节点的时候要考虑几种特殊情况:删除节点为第一个节点，并且链表只有一个节点；删除节点为第一个节点并且链表长度大于1；删除节点是中间节点；删除节点是最后一个节点；