介绍
双向链表比之单向链表，多数操作方法的实现都没有什么不同，如is_empty, __len__, traverse, search。这些方法都没有涉及节点的变动，也就可通过继承单向链表来实现即可。
不同之处一是在于节点实现的不同。因为增加了指向前一个节点的前驱区，因此需要为节点添加一个新属性prev，用以指向前一个节点。
另外一点就是在做增删的操作时，需要额外考虑节点的前驱区的指向。其中的remove方法更是需要考虑多种特殊情况。
下面给出代码前，先放一个自己做的图示。（右键选择在新页面打开可看完整图示）
一、定义一个创建节点的类
链表是由一个一个的节点组成的，在创建链表之前，要先创建节点，然后把节点“串”到链表上。在同一个链表中，每个节点的结构都相同，只是节点中保存的数据不同和链接域的值不同，所以提前声明一个创建节点的类，需要创建节点时实例化即可。
# coding=utf-8 class Node(object): def __init__(self, data): self.prev = None self.data = data self.next = None
双向链表的节点包含三个域，一个信息域(元素域)和两个链接域(引用域)，一个链接域指向前一个节点，一个链接域指向后一个节点，头节点向前的链接域指向空，尾节点向后的链接域指向空。在实例化一个节点时，传入该节点中保存的数据，保存到信息域中，链接域默认为空，当对节点进行“链接”操作时，再设置具体的链接域。
二、定义一个双向链表类
对于链表，在没有将节点“链接”上去时，链表里没有节点和数据。实例化一个双向链表时，这个双向链表是一个空链表，把节点依次“链接”上去后，链表中才有节点和数据。
在链表中，要找到链表的某个节点，需要从链表的头节点开始，依次寻找，所以在实例化一个链表时，必须定义好链表的“头”，当加入头节点时，将链表的“头”指向头节点。
定义一个双向链表类 DoubleLinkList，初始化一个双向链表时，链表的“头”指向空值，默认为空链表。
class DoubleLinkList(object): def __init__(self): self.__head = None
三、实现双向链表的展示功能
def is_empty(self): return not self.__head def show(self): if self.is_empty(): print('空链表') return cur = self.__head while cur is not None: if cur.next is not None: print(cur.data, end='←→') else: print(cur.data) cur = cur.next
先实现判断链表是否为空的方法 is_empty() ，实例化链表时，默认是空的，链表的头指向为空。所以，如果链表的头指向为空(对应布尔值False)， is_empty() 的值就为 True ，反之。
展示链表中的数据，就是将链表中所有的数据依次打印输出。链表不像顺序表有“索引”，链表只能从头节点开始依次往下找，直到尾节点。所以链表不能使用 for 循环进行遍历，只能使用 while 循环进行遍历，并使用一个游标 cur 来记录当前所处的节点，通过游标 cur 向下一个节点移动来遍历，当向后的链接域指向空(尾节点)时停止。
实现 show() 方法时，为了更形象地展示链表中每个节点的关系，我在相邻两个节点之间使用左箭头加右箭头连接(空链表无效果)。
四、实现双向链表中添加数据的功能
def add(self, data): node = Node(data) if self.is_empty(): self.__head = node return node.next = self.__head self.__head.prev = node self.__head = node def append(self, data): if self.is_empty(): self.add(data) return cur = self.__head while cur.next is not None: cur = cur.next node = Node(data) node.prev = cur cur.next = node def length(self): length = 0 cur = self.__head while cur is not None: length += 1 cur = cur.next return length def insert(self, index, data): if index <= 0: self.add(data) return if index > self.length() - 1: self.append(data) return cur = self.__head for i in range(index - 1): cur = cur.next node = Node(data) node.next = cur.next node.prev = cur cur.next.prev = node cur.next = node
添加数据到链表中，可以从头部添加、从尾部添加或从指定位置添加。
无论将数据添加到链表的哪个位置，都要先创建一个新节点，新节点里存放对应的数据，然后将新节点添加到指定的位置。
add(data)：从头部添加时，链表原来的头节点会成为第二个节点，新节点成为头节点。添加分为三步，第一步将新节点向后的链接域指向原来的头节点，第二步将旧的头节点向前的链接域指向新节点，第三步将链表的头指向新节点(注意顺序不能变)。如果原来的链表为空，则链表的头原来是指向空，所以直接将链表的头指向新节点即可。
append(data)：从尾部添加时，找到链表的尾节点，添加分为两步，第一步将尾节点向后的链接域指向新节点，第二步将新节点向前的链接域指向尾节点。如果原来的链表为空，则链表没有尾节点，这时候与从头部添加一样，直接调用即可。
insert(index, data)：在指定位置添加数据时，要使用一个游标 cur 来找到此位置的前一个节点，添加分为四步，第一步将新节点向后的链接域指向此位置原来的节点，第二步将游标记录的节点向后的链接域指向新节点，第三步将此位置原来的节点向前的链接域指向新节点，第四步将新节点向前的链接域指向游标记录的节点，这样就成功将新节点插入到了指定位置。
如果指定的位置是负数或超过了链表最大长度，则需要特殊处理，上面的处理是负数在头部添加，超过最大长度在尾部添加。也可以直接抛出 IndexError ，这个可以自己按需选择。
同时，上面实现了获取双向链表长度的方法 length()，返回链表当前的节点个数。
五、实现双向链表的查询和修改功能
def is_exist(self, value): cur = self.__head while cur is not None: if cur.data == value: return True cur = cur.next return False def index(self, value): index = 0 cur = self.__head while cur is not None: if cur.data == value: return index cur = cur.next index += 1 return -1 def setitem(self, index, value): if index < 0: raise IndexError if index > self.length() - 1: raise IndexError cur = self.__head for i in range(index): cur = cur.next cur.data = value
is_exist(value)：判断一个数据是否存在链表中，遍历双向链表的每个节点，如果节点的数据值与目标值相等，则说明链表中存在目标值。
index(value)：返回一个数据在链表中的第几个节点，与判断是否存在的实现方式一样，这里返回的是数据处于第几个节点中，如果链表中不存在这个数据，则返回-1。
setitem(index, value)：修改指定位置的节点的数据，先根据给定的值，找到链表中该位置的节点，然后修改节点中的数据。如果数值小于零或大于链表长度，抛出 IndexError 。
六、实现双向链表的删除功能
def remove(self, index): if index < 0: raise IndexError if index > self.length() - 1: raise IndexError cur = self.__head for i in range(index): cur = cur.next if cur == self.__head: self.__head = self.__head.next if cur.next: cur.next.prev = None return if cur.next is None: cur.prev.next = cur.next return cur.prev.next = cur.next cur.next.prev = cur.prev def delete(self, value): cur = self.__head while cur is not None: if cur.data == value: if cur == self.__head: self.__head = self.__head.next if cur.next: cur.next.prev = None return if cur.next is None: cur.prev.next = cur.next return cur.prev.next = cur.next cur.next.prev = cur.prev return cur = cur.next def delete_all(self, value): cur = self.__head while cur is not None: if cur.data == value: if cur == self.__head: self.__head = self.__head.next if cur.next: cur.next.prev = None self.delete_all(value) return if cur.next is None: cur.prev.next = cur.next self.delete_all(value) return cur.prev.next = cur.next cur.next.prev = cur.prev self.delete_all(value) return cur = cur.next
remove(index)：删除指定位置的节点，将节点删除后，要保证链表不断开。通过游标 cur 找到节点，再使用一个游标 prev 来记录当前节点的前一个节点，删除分为两步，第一步将前一个节点向后的链接域指向当前节点的后一个节点，第二步将后一个节点向前的链接域指向前一个节点。如果删除的是头节点，则将链表的头指向第二个节点，然后将第二个节点向前的链接域指向空，如果只有一个节点，则直接将链表的头指向空就行了。如果删除的是尾节点，则将倒数第二个节点向后的链接域指向空。如果指定的位置小于零或超过链表长度，则抛出 IndexError 。
delete(value)：删除指定值的节点，先遍历链表，找到对应值的节点。使用游标 cur 记录要删除的节点，使用另一个游标 prev 来记录当前节点的前一个节点，删除步骤与 remove(index) 相同。
使用这个方法，如果链表中有多个满足条件的节点，只会删除最前面的一个节点。
delete_all(value)：删除数据等于指定值的所有节点，如果链表中有多个节点的数据与目标值相等，删除第一个节点后，链表的长度发生了改变，继续遍历和删除节点，会出现删除不完全甚至程序出错的情况。所以在删除第一个节点之后，递归调用自身，这样重新遍历时使用的是新的链表长度，不会出现漏删或错误。
七、所有代码实现
# coding=utf-8 class Node(object): # 初始化节点 def __init__(self, data): self.prev = None self.data = data self.next = None # 创建链表类 class DoubleLinkList(object): # 1、初始化链表 def __init__(self): self.__head = None # 2、判断是否为空 def is_empty(self): return not self.__head # 3、打印链表 def show(self): if self.is_empty(): print('空链表') return cur = self.__head while cur is not None: if cur.next is not None: print(cur.data, end='←→') else: print(cur.data) cur = cur.next # 4、在头部添加元素 def add(self, data): node = Node(data) if self.is_empty(): self.__head = node return node.next = self.__head self.__head.prev = node self.__head = node # 5、在尾部添加 def append(self, data): if self.is_empty(): self.add(data) return cur = self.__head while cur.next is not None: cur = cur.next node = Node(data) node.prev = cur cur.next = node # 6、求链表长度 def length(self): length = 0 cur = self.__head while cur is not None: length += 1 cur = cur.next return length # 7、按照索引添加元素 def insert(self, index, data): if index <= 0: self.add(data) return if index > self.length() - 1: self.append(data) return cur = self.__head for i in range(index - 1): cur = cur.next node = Node(data) node.next = cur.next node.prev = cur cur.next.prev = node cur.next = node # 8、判断元素是否在链表重存在 def is_exist(self, value): cur = self.__head while cur is not None: if cur.data == value: return True cur = cur.next return False # 9、遍历链表 def index(self, value): index = 0 cur = self.__head while cur is not None: if cur.data == value: return index cur = cur.next index += 1 return -1 # 10、根据索引修改值 def setitem(self, index, value): if index < 0: raise IndexError if index > self.length() - 1: raise IndexError cur = self.__head for i in range(index): cur = cur.next cur.data = value # 11、按照索引删除元素 def remove(self, index): if index < 0: raise IndexError if index > self.length() - 1: raise IndexError cur = self.__head for i in range(index): cur = cur.next if cur == self.__head: self.__head = self.__head.next if cur.next: cur.next.prev = None return if cur.next is None: cur.prev.next = cur.next return cur.prev.next = cur.next cur.next.prev = cur.prev # 12、删除指定的元素 def delete(self, value): cur = self.__head while cur is not None: if cur.data == value: if cur == self.__head: self.__head = self.__head.next if cur.next: cur.next.prev = None return if cur.next is None: cur.prev.next = cur.next return cur.prev.next = cur.next cur.next.prev = cur.prev return cur = cur.next # 13、删除所有元素，即清空链表 def delete_all(self, value): cur = self.__head while cur is not None: if cur.data == value: if cur == self.__head: self.__head = self.__head.next if cur.next: cur.next.prev = None self.delete_all(value) return if cur.next is None: cur.prev.next = cur.next self.delete_all(value) return cur.prev.next = cur.next cur.next.prev = cur.prev self.delete_all(value) return cur = cur.next if __name__ == '__main__': d = DoubleLinkList() print("is_empty: ", d.is_empty()) d.show() d.add(10) d.add(100) d.append(20) d.append(30) d.append(40) d.show() d.insert(1, 200) d.show() print("链表长度：", d.length()) print(d.is_exist(200)) print(d.index(20)) d.setitem(2, 300) d.show() d.remove(3) d.show() d.delete(40) d.show() d.add(40) d.insert(3, 40) d.insert(3, 40) d.append(40) d.append(40) d.show() d.delete_all(40) d.show()
运行结果：
C:Anaconda3python.exe "C:Program FilesJetBrainsPyCharm 2019.1.1helperspydevpydevconsole.py" --mode=client --port=53914 import sys; print('Python %s on %s' % (sys.version, sys.platform)) sys.path.extend(['C:\app\PycharmProjects', 'C:/app/PycharmProjects']) Python 3.7.6 (default, Jan 8 2020, 20:23:39) [MSC v.1916 64 bit (AMD64)] Type 'copyright', 'credits' or 'license' for more information IPython 7.12.0 -- An enhanced Interactive Python. Type '?' for help. PyDev console: using IPython 7.12.0 Python 3.7.6 (default, Jan 8 2020, 20:23:39) [MSC v.1916 64 bit (AMD64)] on win32 runfile('C:/app/PycharmProjects/DataStructure/LinkedList/Dlist.py', wdir='C:/app/PycharmProjects/DataStructure/LinkedList') is_empty: True 空链表 100←→10←→20←→30←→40 100←→200←→10←→20←→30←→40 链表长度： 6 True 3 100←→200←→300←→20←→30←→40 100←→200←→300←→30←→40 100←→200←→300←→30 40←→100←→200←→40←→40←→300←→30←→40←→40 100←→200←→300←→30