Python数据结构之双向循环链表

1、循环双向链表特点

• 通过当前结点直接获取上一结点
• 通过头结点的上一结点直接可以去找到尾结点
• 可以进行反向循环链表，即反转链表

2、头结点

链表头：
在数据结构中，链表是一种常见的存储结构。链表的每个节点包含数据和指向下一个节点的指针。链表头是链表的第一个节点，它在链表的操作中起着重要的作用。

链表头的意义：
链表头节点是一个特殊的节点，它通常不存储实际数据，而是指向链表的第一个实际数据节点。链表头的主要作用是简化链表的操作，特别是在插入和删除节点时。通过引入头节点，可以避免处理链表第一个节点的特殊情况，使代码更加简洁和通用。

3、代码示例

class Node(object):
    # 节点类
    def __init__(self,item):
        self.item = item  # 记录数据
        self.next = None  # 记录下一个节点
        self.pre =  None  # 记录前面节点
 
 
class DoubleCycLinkList(object):
    # 双链表类
    def __init__(self):
        # 所有操作都是从头开始,需要记录头结点
        self.__head = None
 
    def is_empty(self):
        """链表是否为空"""
        return self.__head is None
 
    def length(self):
        """链表长度"""
        if self.is_empty():
            return 0
            # 定义计数器，遍历链表
        count = 1
        cur = self.__head
        while cur.next is not self.__head:
            count += 1
            cur = cur.next
        return count
 
    def travel(self):
        """遍历整个链表"""
        if self.is_empty():
            return
            # 定义游标，从头向尾移动
        cur = self.__head
        while cur.next is not self.__head:
            print(cur.item, end=" ")
            # 让游标往后移动
            cur = cur.next
        # while循环会漏掉尾节点
        print(cur.item)
 
    def add(self,item):
        """链表头部添加元素"""
        # 创建新的节点
        node = Node(item)
        if self.is_empty():
            self.__head = node
            node.next = node
            return
 
        # 遍历找到尾节点
        cur = self.__head
        while cur.next is not self.__head:
            cur = cur.next
        # while 循环结束，cur指向尾节点
 
        # 新节点的next指向原来的头节点
        node.next = self.__head
        # 原来的头结点指向新节点
        self.__head = node
 
        # 让尾节点指向新的头
        cur.next = self.__head
        # 新的头结点指向尾节点
        self.__head.pre = cur
 
    def append(self,item):
        """"链表尾部添加元素"""
        # 判断链表是否为空
        if self.is_empty():
            self.add(item)
            return
 
        # 第一步,找尾节点
        cur = self.__head
        while cur.next is not self.__head:
            # 首节点的pre是尾节点
            cur = cur.next
        # while 循环结束,cur指向尾节点
        # 第二步,尾节点指向新节点
        node = Node(item)
        # 尾节点指向新的节点
        cur.next = node
        # 新的节点的pre指向原尾节点
        node.pre = cur
 
        # 新节点指向头节点
        node.next = self.__head
        # 头结点的pre指向新节点
        self.__head.pre = node
 
    def insert(self,pos, item):
        """指定位置添加元素"""
        if pos <=  0:
            self.add(item)
        elif pos >= self.length():
            self.append(item)
        else:
            # 1 定义下标,与游标同步变化
            index = 0
            cur = self.__head
            while index < (pos - 1):
                index += 1
                cur = cur.next
            # 循环结束后,cur指向pos前置节点-
            node = Node(item)
            # 2、让新节点的next指向pos位置的节点
            node.next = cur.next
            # 让pos位置的节点的pre指向新节点
            cur.next.pre = node
            # 3、让pos位置的前置节点指向新节点
            cur.next = node
            # 让新节点的pre指向pos的前置节点
            node.pre = cur
 
    def remove(self,item):
        """删除节点"""
        if self.is_empty():
            return
            # 定义pre记录当前节点的前置节点
        pre = None
        cur = self.__head
        while cur.next is not self.__head:
            if cur.item == item:
                # 删除当前节点
                # 如果pre为空，删掉的是头 需要让尾节点指向新的头
                if pre is None:
                    # 找到尾节点
                    temp = self.__head
                    while temp.next is not self.__head:
                        temp = temp.next
                    # while循环结束，temp指向尾节点
                    # 头结点指向当前的下一个节点
                    self.__head = cur.next
                    # 当前的下一个节点指向头结点
                    cur.next.pre = self.__head
                    # 让尾节点指向新的头
                    temp.next = self.__head
                    # 新的头接点指向尾节点
                    self.__head.pre = temp
                else:
                    # 删除中间节点
                    # 上一个节点的next指向当前的的next即下一个节点
                    pre.next = cur.next
                    cur.next.pre = cur.pre
                return
            # pre 一直记录cur的前置节点
            pre = cur
            cur = cur.next
 
        # while循环处理不了尾节点，单独处理尾节点
        if cur.item == item:
            # 如果pre为空，证明当前只有一个节点，而且要删除这个节点
            if pre is None:
                self.__head = None
            else:
                # 让尾节点的前置节点指向头
                pre.next = self.__head
                self.__head.pre = cur.pre
 
    def search(self,item):
        """查找节点是否存在"""
        if self.is_empty():
            return False
 
        cur = self.__head
        while cur.next is not self.__head:
            if cur.item == item:
                return True
            cur = cur.next
        # 单独处理尾节点
        if cur.item == item:
            return True
        return False
 
 
if __name__ == '__main__':
    sll = DoubleCycLinkList()
    print(sll.length())
    sll.add(1)
    sll.add(2)
    sll.add(3)
    print("11111===========")
    sll.travel()
    sll.append(4)
    sll.travel()
    print("=====")
    sll.remove(1)
    sll.travel()
    sll.remove(4)
    sll.travel()
    sll.remove(3)
    sll.travel()
    sll.insert(-10,0)
    sll.travel()
    sll.insert(10, 10)
    sll.travel()
    sll.insert(1, 1)
    sll.travel()
    print(sll.length())
    print("======")
    print(sll.search(0))
    print(sll.search(2))
    print(sll.search(10))
    print(sll.search(7))
    sll.travel()

参考：

https://blog.csdn.net/qq_33465047/article/details/104642601
https://blog.csdn.net/Winnie_boy/article/details/116163996
https://www.cnblogs.com/Lin-Yi/p/7326713.html