python演算法與資料結構-雙向連結串列(40)
阿新 • • 發佈：2019-06-28
一、雙向連結串列的介紹
一種更復雜的連結串列是“雙向連結串列”或“雙面連結串列”。每個節點有兩個連結：一個指向前一個節點，當此節點為第一個節點時，指向空值；而另一個指向下一個節點，當此節點為最後一個節點時，指向空值。
上圖是雙向連結串列的結構圖，即通過上一個節點可以找到下一個，通過下一個也可以找到上一個節點。
二、雙向連結串列插入和刪除的圖解
1、插入圖解
2、刪除圖解
三、雙向連結串列的python程式碼實現
# 1、建立節點
class Node(object):
# 初始化方法
def __init__(self, item):
self.item= item
self.next = None
self.prev = None
# 2、建立迴圈連結串列
class DoubleLinKList(object):
# 初始化方法
def __init__(self):
self._head = None
# 3、判斷是否為空
def is_empty(self):
"""判斷連結串列是否為空"""
return self._head == None
# 4、求其長度
def length(self):
"""返回連結串列的長度"""
cur = self._head
count = 0
while cur != None:
count += 1
cur = cur.next
return count
# 遍歷
def travel(self):
"""遍歷連結串列"""
print("你要遍歷的連結串列元素有：",end=" ")
cur = self._head
while cur != None:
print("%s "%cur.item,end=" ")
cur = cur.next
print("")
# 5、頭插
def add(self, item):
"""頭部插入元素"""
node = Node(item)
if self.is_empty():
# 如果是空連結串列，將_head指向node
self._head = node
else:
# 將node的next指向_head的頭節點
node.next = self._head
# 將_head的頭節點的prev指向node
self._head.prev = node
# 將_head 指向node
self._head = node
# 6、尾插
def append(self, item):
"""尾部插入元素"""
node = Node(item)
if self.is_empty():
# 如果是空連結串列，將_head指向node
self._head = node
else:
# 移動到連結串列尾部
cur = self._head
while cur.next != None:
cur = cur.next
# 將尾節點cur的next指向node
cur.next = node
# 將node的prev指向cur
node.prev = cur
# 7、查詢
def search(self, item):
"""查詢元素是否存在"""
cur = self._head
while cur != None:
if cur.item == item:
return True
cur = cur.next
return False
# 8、指定位置插入
def insert(self, pos, item):
"""在指定位置新增節點"""
if pos <= 0 or pos>self.length()+1 :
print("你輸入的位置有誤，請重新輸入")
elif pos == 1:
self.add(item)
elif pos == self.length()+1:
self.append(item)
else:
node = Node(item)
cur = self._head
count = 1
# 移動到指定位置的前一個位置
while count < (pos - 1):
count += 1
cur = cur.next
# 將node的prev指向cur
node.prev = cur
# 將node的next指向cur的下一個節點
node.next = cur.next
# 將cur的下一個節點的prev指向node
cur.next.prev = node
# 將cur的next指向node
cur.next = node
# 9、刪除
def remove(self, item):
"""刪除元素"""
if self.is_empty():
return
else:
cur = self._head
if cur.item == item:
# 如果首節點的元素即是要刪除的元素
if cur.next == None:
# 如果連結串列只有這一個節點
self._head = None
else:
# 將第二個節點的prev設定為None
cur.next.prev = None
# 將_head指向第二個節點
self._head = cur.next
return
while cur != None:
if cur.item == item:
# 將cur的前一個節點的next指向cur的後一個節點
cur.prev.next = cur.next
# 將cur的後一個節點的prev指向cur的前一個節點
cur.next.prev = cur.prev
break
cur = cur.next
# 驗證
if __name__ == '__main__':
double_link = DoubleLinKList()
# 頭插
double_link.add(1)
# 遍歷
double_link.travel()
# 尾插
double_link.append(2)
double_link.travel()
# 按照索引插入
double_link.insert(3,4)
double_link.travel()
double_link.insert(3,3)
double_link.travel()
# 刪除
double_link.remove(3)
double_link.travel()執行結果為：
你要遍歷的連結串列元素有： 1 你要遍歷的連結串列元素有： 1 2 你要遍歷的連結串列元素有： 1 2 4 你要遍歷的連結串列元素有： 1 2 3 4 你要遍歷的連結串列元素有： 1 2 4
四、雙向連結串列的C語言程式碼實現
// main.m
// 雙向連結串列
// Created by 侯壘 on 2019/6/28.
// Copyright © 2019 可愛的侯老師. All rights reserved.
#import <Foundation/Foundation.h>
typedef struct N
{
int element;
struct N *next;
struct N *prev;
}Node;
// 建立節點
Node *createNode(int num)
{
Node *node = (Node *)malloc(sizeof(Node));
node->element = num;
node->next = NULL;
node->prev = NULL;
return node;
}
// 建立雙向連結串列
Node *createDoubleLinkList(Node *node)
{
Node *head = node;
return head;
}
// 判斷是否為空
int is_empty(Node *head)
{
if (head == NULL)
{
return 1;
}
else
{
return 0;
}
}
// 求其長度
int length(Node *head)
{
Node *current = head;
int count = 0;
while (current != NULL)
{
count++;
current = current->next;
}
return count;
}
// 遍歷
void travel(Node *head)
{
printf("你要遍歷的資料有：");
Node *current = head;
while (current != NULL)
{
printf("%d ",current->element);
current = current->next;
}
printf("\n");
}
// 頭插
Node * add(Node *head,int num)
{
Node *node = createNode(num);
if (is_empty(head)==1)
{
head = node;
}
else
{
node->next = head;
head->prev = node;
head = node;
}
return head;
}
// 尾插
Node* append(Node *head,int num)
{
Node *node = createNode(num);
if (is_empty(head)==1)
{
head = node;
}
else
{
Node *current = head;
while (current->next != NULL)
{
current = current->next;
}
current->next = node;
node->prev = current;
}
return head;
}
// 查詢
int search(Node *head,int num)
{
Node *current = head;
for (int i=0; i<length(head); i++)
{
if (current->element == num)
{
return i+1;
}
current = current->next;
}
return 0;
}
// 按指定位置插入
Node * insert(Node *head ,int index,int num)
{
if (index<=0||index>length(head)+1)
{
printf("你要插入的位置不對，請重新插入");
}
else if (index == 1)
{
head = add(head, num);
}
else if (index == length(head)+1)
{
append(head, num);
}
else
{
Node *node = createNode(num);
Node *current = head;
for (int i=1; i<index-1; i++)
{
current = current->next;
}
node->prev = current;
node->next = current->next;
current->next->prev = node;
current->next = node;
}
return head;
}
// 刪除元素
Node * removeNode(Node *head,int num)
{
if (is_empty(head)==1)
{
printf("你要刪除的連結串列為空");
}
else
{
Node *current = head;
//處理頭結點就是要刪除的節點
if (current->element == num)
{
if (current->next == NULL)
{
// 只有首節點這一個元素
head = NULL;
}
else
{
// 要刪除的是首節點，但是後面還有元素
current->next->prev = NULL;
head = current->next;
}
}
else
{
while (current!=NULL)
{
if (current->element == num)
{
current->prev->next = current->next;
current->next->prev = current->prev;
break;
}
current = current->next;
}
}
}
return head;
}
int main(int argc, const char * argv[]) {
// 建立節點
Node *node = createNode(1);
// 建立連結串列
Node *head = createDoubleLinkList(node);
// 驗證遍歷
travel(head);
// 驗證頭插
head = add(head, 0);
travel(head);
// 驗證尾插
head = append(head, 3);
travel(head);
// 驗證查詢
int index = search(head, 1);
if (index != 0)
{
printf("你要查詢的資料在%d位置\n",index);
}
else
{
printf("沒有找到你要的資料\n");
}
//驗證按指定位置插入
head = insert(head, 2, 2);
travel(head);
//驗證刪除
head = removeNode(head, 0);
travel(head);
return 0;
}執行結果為：
你要遍歷的資料有：1 你要遍歷的資料有：0 1 你要遍歷的資料有：0 1 3 你要查詢的資料在2位置 你要遍歷的資料有：0 2 1 3 你要遍歷的資料有：2 1 3
&n