Python双向循环链表完整实现与操作详解
发布时间：2026-10-15 |
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本文详细解析如何使用Python实现双向循环链表，涵盖节点定义、空判断、长度计算、遍历、头部尾部及指定位置添加元素、节点删除及查找功能。通过完整代码示例展示各方法的具体逻辑，并提供测试用例验证功能正确性，适合学习数据结构与算法的开发者参考。
双向循环链表概述
本文通过Python代码实例，详细讲解双向循环链表的实现方法，供读者参考学习。
双向循环链表的核心在于将所有数据封装在节点中，并将节点首尾相连形成闭环。每个节点包含一个数据存储区以及两个指针域，分别用于指向前一个节点和后一个节点。
链表核心操作功能
双向链表的主要操作包括以下八个方面：
1. 判断链表是否为空；2. 获取链表长度；3. 遍历链表所有节点；4. 在链表头部添加元素；5. 在链表尾部添加元素；6. 在指定位置插入元素；7. 删除指定节点；8. 查找节点是否存在。
以下是上述操作的具体代码实现。
Python代码实现细节
# Functions 函数声明
class Node():
"""实例化节点类"""
def __init__(self, item):
self.item = item
self.prev = None
self.next = None
class Linklist():
"""
存放节点类
"""
def __init__(self):
self.head = None
# 1. 链表是否为空
def is_empty(self):
return self.head == None
# 2. 链表的长度
def length(self):
"""
返回链表中所有数据的个数
实例化游标，遍历链表，使用计数器自增一
空链表
"""
# 实例化游标
cur = self.head
# 判断是否为空
if self.is_empty():
return 0
else:
# 不为空
# 定义计数
count = 1
while cur.next != self.head:
count+=1
cur = cur.next
return count
pass
# 3. 遍历链表
def travel(self):
"""
遍历链表
实例化游标，遍历链表，每次输出节点的数据
空链表
只有头节点
"""
# 实例化游标
cur = self.head
# 判断是否为空
if self.is_empty():
return None
else:
# 不为空的情况
while cur.next != self.head:
print(cur.item, end=' ')
cur = cur.next
print(cur.item)
pass
# 4. 链表头部添加元素
def add(self, item):
"""
头节点添加
实例化节点，
"""
# 实例化节点
node = Node(item)
# 实例化游标
cur = self.head
# 判断是否为空
if self.is_empty():
node.next = node
node.prev = node
self.head = node
else:
# 链表不为空的情况
# 只有一个节点的情况
# node.next = self.head
node.next = cur
node.prev = cur
if cur.next == self.head:
# print(cur.item)
cur.prev = node
cur.next = node
self.head = node
elif cur.next != self.head:
pro = self.head
while cur.next != self.head:
cur = cur.next
pro.prev = node
cur.next = node
self.head = node
pass
# 5. 链表尾部添加元素
def append(self, item):
"""
链表尾部添加数据
实例化节点，实例化游标，指向尾部节点，修改指向
链表为空
"""
# 实例化节点
node = Node(item)
# 实例化游标
cur = self.head
if self.is_empty():
self.add(item)
else:
# 不为空的情况
# 指针指向最后一个节点
self.head.prev = node
node.next = self.head
while cur.next != self.head:
cur = cur.next
node.prev = cur
cur.next = node
pass
# 6. 链表指定位置添加元素
def insert(self, index, item):
"""
指定位置添加数据
实例化节点， 实例化游标
移动游标到索引位置，更改指向
输入索引大小判断
链表是否为空
"""
# 实例化节点
node = Node(item)
# 实例化游标
cur = self.head
if index <= 0:
self.add(item)
elif index > (self.length()-1):
self.append(item)
else:
# 中间添加数据
# 声明计数
count = 0
print(index)
while count < index-1:
count+=1
cur = cur.next
# print(cur.item)
node.next = cur.next
node.prev = cur
cur.next.prev = node
cur.next = node
pass
# 7. 链表删除节点
def remove(self, item):
"""
删除数据
实例化游标，遍历链表，查找有没有改数据
有，对改数据两侧的节点进行指向修改
"""
# 实例化游标
cur = self.head
# 判断是否为空
if self.is_empty():
return None
else:
# 不为空的情况下
# 如果删除的是头节点
if cur.item == item:
# 如果只有一个头节点
if cur.next == self.head:
self.head = None
else:
# self.head = cur.next
pro = cur.next
while cur.next != self.head:
cur = cur.next
cur.next = pro
pro.prev = cur
self.head = pro
pass
else:
while cur.next != self.head:
if cur.item == item:
# print(cur.item)
pro = cur.prev
nex = cur.next
pro.next = cur.next
nex.prev = pro
return True
else:
cur = cur.next
# 如果是最后一个节点
if cur.item == item:
cur.prev.next = self.head
self.head.prev = cur.prev
# 8. 查找节点是否存在
def search(self, item):
"""
查询指定的数据是否存在
实例化游标
遍历所有的节点。每个节点中判断数据是否相等，相等，返回True
"""
# 实例化游标
cur = self.head
# 判断是否为空
if self.is_empty():
return None
else:
# 不为空的情况
# 遍历所有的节点
while cur.next != self.head:
if cur.item == item:
return True
else:
cur = cur.next
if cur.item == item:
return True
pass运行测试代码以验证功能。
测试用例与运行结果
# 程序的入口
if __name__ == "__main__":
a = Linklist()
a .add(400)
a .add(300)
a .add(200)
a .add(100)
a.append(10)
a.append(11)
a.add(1)
a.insert(30, 12) # 1 100 200 300 400 10 11 12
a.remove(1) # 100 200 300 400 10 11 12
a.remove(12) # 100 200 300 400 10 11
a.remove(400) # # 100 200 300 10 11
a.remove(4000)
print(a.search(100)) # True
print(a.search(11)) # True
print(a.search(111)) # None
print(a.is_empty()) # False
a.travel() # 100 200 300 10 11
print(a.length()) # 5
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