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Python實現雙向連結串列

2022-05-25 14:02:45

之前寫的單向連結串列環形連結串列都只是單向的,只能單向遍歷,不能根據後面的節點獲取前面的節點,除非進行反轉操作。

雙向連結串列每個節點都有兩個指標,這兩個指標分別指向前後兩個節點,這樣就可以從任意一個節點從兩個方向獲取其他的所有節點,非常方便。但是由於每個節點有兩個指標,所以雙向連結串列比較消耗空間。

在設計雙向連結串列時,通常會加上一個連結串列頭指標,該連結串列頭指標的資料欄位不存放任何資料。

雙向連結串列的可以是環形的,也可以不是環形的,如果是環形的話,那麼最後一個節點的一個指標將指向連結串列頭,連結串列頭的一個指標將指向最後一個節點;如果不是環形的話,那麼最後一個節點的一個指標和連結串列頭的一個指標都將指向None。

我在這裡實現的是一個環形的雙向連結串列,這樣我就可以從連結串列頭開始,從兩個方向中任意選擇一個方向來進行操作。

我在這裡主要實現了環形雙向連結串列的:雙向新增,雙向遍歷,雙向插入,雙向刪除。

如圖為雙向環形連結串列示意圖,每一個節點都被兩個指標所指向,同時每個節點也指向了兩個節點。

實現程式碼如下:

class Player:
    """節點類"""
    def __init__(self):
        """初始化姓名,分數,指標"""
        self.name = ''
        self.score = 0
        self.rlink = None
        self.llink = None
 
 
def ergodic(head, num=None, is_print=False, left=False):
    """遍歷函數,num是遍歷到哪一個位置序號,is_print是否觸發列印方法,left表示是否由head開始往左遍歷"""
    ptr = head
    count = 0
    while True:
        if num == count:
            break
 
        if not left:
            if ptr.rlink != head:
                ptr = ptr.rlink
            else:
                break
        else:
            if ptr.llink != head:
                ptr = ptr.llink
            else:
                break
        count += 1
        if is_print:
            print('No.'+str(count), ptr.llink.name if ptr.llink != head else 'head', '<---',
                  ptr.name, ptr.score, '--->', ptr.rlink.name if ptr.rlink != head else 'head')
    return ptr  # 返回遍歷完成後的最後一個節點
 
 
head = Player()  # 初始化一個連結串列頭指標,不用來存放任何資料
head.rlink = head  # 初始化右指標
head.llink = head  # 初始化左指標
 
 
while True:
    select = input("(1).新增   (2).檢視   (3).插入   (4).刪除   (5).離開n輸入:")
    if select == "1":  # 新增節點,分為右新增和左新增
        direction = input("(1).右新增   (2).左新增n輸入:")
        if direction not in ("1", "2"):
            print("輸入錯誤")
            continue
        new_data = Player()
        new_data.name = input("姓名:")
        new_data.score = input("分數:")
        if direction == "1":  # 右新增
            ptr = ergodic(head)  # 從head開始向右遍歷獲取最後一個節點
            ptr.rlink = new_data
            new_data.llink = ptr
            new_data.rlink = head
            head.llink = new_data
        else:  # 左新增
            ptr = ergodic(head, left=True)  # 從head開始向左遍歷獲取最後一個節點
            ptr.llink = new_data
            new_data.rlink = ptr
            new_data.llink = head
            head.rlink = new_data
 
    elif select == "2":  # 遍歷檢視所有節點,分為右遍歷和左遍歷
        direction = input("(1).右遍歷   (2).左遍歷n輸入:")
        if direction == "1":  # 右遍歷
            ergodic(head, is_print=True)
        elif direction == "2":  # 左遍歷
            ergodic(head, is_print=True, left=True)
        else:
            print("輸入錯誤")
 
    elif select == '3':  # 插入節點,分為右插入和左插入
        direction = input("(1).右插入   (2).左插入n輸入:")
        if direction not in ("1", "2"):
            print("輸入錯誤")
            continue
        try:
            num = int(input("請輸入需要插入的節點位置序號:"))  # 輸入序號必須是大於0的正整數,如果輸入大於最後一個節點的序號則插入到最後一個節點之後
            if num < 1:
                print("輸入必須為大於0的正整數")
                continue
        except ValueError:
            print("輸入有誤")
            continue
        insert_data = Player()
        insert_data.name = input("姓名:")
        insert_data.score = input("分數:")
        if direction == "1":  # 右插入
            ptr = ergodic(head, num - 1)  # 獲取需要插入位置的前一個節點,新插入的節點就在這個節點的後面
            insert_data.llink = ptr
            insert_data.rlink = ptr.rlink
            ptr.rlink = insert_data
            insert_data.rlink.llink = insert_data
        else:  # 左插入
            ptr = ergodic(head, num - 1, left=True)
            insert_data.rlink = ptr
            insert_data.llink = ptr.llink
            ptr.llink = insert_data
            insert_data.llink.rlink = insert_data
 
    elif select == '4':  # 刪除節點,分為右刪除和左刪除
        direction = input("(1).右刪除   (2).左刪除n輸入:")
        if direction not in ("1", "2"):
            print("輸入錯誤")
            continue
        try:
            num = int(input("請輸入需要刪除的節點位置序號:"))  # 輸入序號必須是大於0的正整數,如果輸入大於最後一個節點的序號則刪除最後一個節點
            if num < 1:
                print("輸入必須為大於0的正整數")
                continue
        except ValueError:
            print("輸入有誤")
            continue
        if direction == "1":  # 右刪除
            ptr = ergodic(head, num)  # 獲取需要刪除的節點
        else:  # 左刪除
            ptr = ergodic(head, num, left=True)
        ptr.llink.rlink = ptr.rlink
        ptr.rlink.llink = ptr.llink
 
    elif select == '5':
        print("成功離開")
        break
    else:
        print("輸入錯誤,請重試")

部分執行效果如下:

以上就是本文的全部內容,希望對大家的學習有所幫助,也希望大家多多支援it145.com。


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