在前面我們學習了單鏈表，本期將介紹循環鏈與雙鏈表以及它們的相關操作，在最后會給具體案例來實現雙鏈表的應用

🍁 循環鏈表

在單鏈表中，如果我們要遍歷鏈表中的最后一個元素，我們就得從頭結點開始一個一個地遍歷，但當我們遍歷到最后一個元素，這時我們想繼續遍歷前面的結點，就又要手動從頭開始。

為了避免這個麻煩，也就是保持遍歷的“不間斷”，我們希望遍歷到最后一個結點后，下一個結點就是頭結點，然后就可以一直不間斷地遍歷下去。于是循環鏈表就這樣出現了。（em…雖然這樣解釋有點牽強）

那么循環鏈表如何實現呢？首先我們需要解決如何將鏈表初始化的問題，也就是使單鏈表構成一個循環。

🍃 循環鏈表的初始化

表的結構和結點的結構還是可以和單鏈表一樣，不用做啥改動

class LNode:def __init__(self,elem):self.elem = elemself.next_ = Noneclass LList:def __init__(self):self.head = None

然后就是所謂的初始化

# 尾插法添加元素def insert_tail(self,elem):# 生成一個新結點node = LNode(elem)# 若頭結點為空，則直接將元素賦給頭結點if self.head is None:self.head = node# 頭結點指向頭結點形成循環node.next_ = self.head# 若頭結點不為空else:cur = self.head# 找到鏈表中最后一個結點while cur.next_ != self.head:cur = cur.next_# 新結點指向頭結點node.next_ = cur.next_# 最后一個結點指向新結點cur.next_ = node

🍃 獲取循環鏈表的長度

def get_length(self):# 若頭結點為空if self.head is None:return 0cur = self.head# 若鏈表中只有一個結點if cur.next_ == self.head:return 1# 計數器count = 0# 若鏈表中元素超過一個，找到最后一個元素，此時并未算上最后一個元素while cur.next_ != self.head:count += 1cur = cur.next_# 算上最后一個元素count += 1return count

🍃 按下標刪除循環鏈表中的元素

def delete_sub(self,pos):# 若表為空if self.head is None:print("The list is empty!")return# 若表中只有一個數據if self.head.next_ == self.head:self.head = None# 若表有5個數據，想刪除第3個，輸入2、輸入7、輸入12，最后pos都為2pos = pos % self.get_length()cur = self.head# 找到被刪除元素的前一個元素for i in range(self.get_length() + pos - 1):cur = cur.next_# 使被刪除元素的其前一個元素指向被刪除元素的下一個元素cur.next_ = cur.next_.next_# 注意！若刪除的是頭結點，那么此時頭結點就沒了，若再次遍歷就會出錯，所以這時需要重設頭結點if pos == 0:self.head = cur.next_

• 關于pos = pos % self.get_length()

其實自己再草稿本上算一算也可以得到答案的，這里舉個例。若鏈表中有7個元素，我們輸入的是15，則$pos=15\%7=1$，那么就會刪除下標為1的元素。

為什么要這樣做？若輸入下標在長度范圍內，就不用設這一步，因為是循環鏈表，所以我們要考慮一下輸入下標超出長度的情況，這一步也是為了方便后面找到被刪除元素的前一個元素，同樣，也是為了將刪除頭結點的情況結合到一起（若不這樣，刪除頭結點需單獨地操作）

• 關于self.head = cur.next_

可以看到，head完全脫離了鏈表，如果此時想遍歷再執行cur = l.head操作，就不能得到我們想要的結果。所以要使head指向cur.next_，這樣head就又重新“回到”了鏈表中

🍃 按下標查找循環鏈表中元素的值

def search_sub(self,pos):pos = pos % self.get_length()cur = self.headfor i in range(pos):cur = cur.next_return cur.elem

🍃 驗證循環鏈表的操作

??注意：在添加、刪除操作后，都要重新執行一遍cur = l.head（因為前面也有對cur的操作，所以需要再初始化一遍，因為自己被這個卡了一會0.0）。

data = list(map(int,input("Please input a series of datas and split them by spaces:").split())) l = LList() # 初始化 print('Initiate') for i in range(len(data)):l.insert_tail(data[i])cur = l.head for i in range(l.get_length()):print(cur.elem)cur = cur.next_ print('--------------------------------') # 添加元素 print('Add new elem') l.insert_tail(6) cur = l.head for i in range(l.get_length()):print(cur.elem)cur = cur.next_ print('--------------------------------') # 刪除元素 print('Delete elem') l.delete_sub(0) cur = l.head for i in range(l.get_length()):print(cur.elem)cur = cur.next_ print('--------------------------------') # 查找元素 print('Search elem') print('The value of No.5 is: %d' % l.search_sub(4))

執行結果如下：

🍃 說明

對于循環鏈表的操作有很多種，就添加元素來說，我這里用的是尾插法，你還可以用前插法，一般插法；就刪除元素來說，不僅可以按下標刪除，也可以按值刪除，還可以刪除多個值相同的元素；就查找元素來說，可以按下標查找一個元素的值，也可以按值查找一個元素的下標…

我想說明的是，對于一個循環鏈表，不僅僅是循環鏈表，操作是有很多種的，需要對具體情況設計具體的操作，我們學習這個的目的就是了解這種結構，并且鍛煉自己寫代碼的思維和能力。

不要局限于客觀你所看到的，要發散自己的思維，要舉一反三，將理論與實際相結合，才是王道👍。

🍁 雙向鏈表

有了循環鏈表后，在某些方便的遍歷會方便許多，但有時候還是很麻煩，比如我在想循環鏈表的刪除操作時，我就只能遍歷到要被刪除元素的前一個元素，這就很傷腦筋的說（因為一般的遍歷肯定是直接遍歷到要操作的結點嘛）。

如果遍歷到被刪除元素時，我們能夠在掉過頭來遍歷前一個元素的話，那么就更方便了，于是雙向鏈表就這樣出現了~

雙向嘛，講究的就是一個雙向奔赴，你奔向我，我也奔向你~咳咳，直接一點呢就是在兩個結點間有兩個箭頭，前一個指向后一個，后一個也指向前一個。如下圖：

這里呢，原本雙向鏈表是沒有循環的，我在作圖的時候突發奇想想把這個兩個結合起來試試。那么這個標題看來就應該是雙向循環鏈表了！

🍃 雙向循環鏈表的初始化

對于結點類和表類，可以在循環鏈表上繼承，也可以重新寫。

class DLNode:def __init__(self,elem):self.elem = elemself.next_ = Noneself.last_ = Noneclass DLList:def __init__(self):self.head = None

這里新加了一個指針域last_指向前一個結點。

def insert_tail(self,elem):# 生成一個新結點node = DLNode(elem)# 若頭結點為空if self.head is None:self.head = node# node指向頭結點node.next_ = self.head# 頭結點反過來指向node，這兩句很重要，不然此時頭結點的next_和last_可能為空，不方便后續的添加元素self.head.last_ = node# 若頭結點不為空else:cur = self.head# 找到頭結點的前一個結點while cur.next_ != self.head:cur = cur.next_# cur指向nodecur.next_ = node# node反過來指向curnode.last_ = cur# node又指向頭結點構成單循環node.next_ = self.head# 頭結點又指向node構成雙循環self.head.last_ = node

這里依舊采用的尾插法添加元素

🍃 獲取雙向循環鏈表的長度

這個跟循環鏈表那個操作差不多，當然也可以從其它方面來計算鏈表的長度。

def get_length(self):count = 0# 若頭結點為空，即鏈表中元素個數為0if self.head is None:return countcur = self.head# 找到頭結點的前一個結點while cur.next_ != self.head:count += 1cur = cur.next_# 因為循環的條件，頭結點前一個結點并未記上，所以這里要加一count += 1# 注意要返回，之前調試的時候又是這里錯了~_~return count

🍃 按下標刪除雙向循環鏈表種的元素

def delete_sub(self,pos):cur = self.headpos = pos % self.get_length()# 若鏈表為空if self.head is None:raise Exception('The linked list is none!')# 若鏈表中只有一個元素elif self.get_length() == 1:self.head = None# 若鏈表中有兩個元素elif self.get_length() == 2:# 找到被刪除結點for i in range(pos):cur = cur.next_# 使另一個結點成為頭結點self.head = cur.next_# 將兩個指針域指向自身self.head.next_ = self.headself.head.last_ = self.headelse:# 找到被刪除結點for i in range(pos):cur = cur.next_# 使被刪除結點的上一個結點指向被刪除結點的下一個結點cur.last_.next_ = cur.next_# 使被刪除結點的下一個結點反過來指向被刪除結點的上一個結點cur.next_.last_ = cur.last_# 若刪除的是頭結點，則使頭結點的下一個結點成為頭結點if pos == 0:self.head = cur.next_

🍃 驗證雙向循環鏈表的操作

data = list(map(int,input('Please input a series of datas by spaces:').split())) dl = DLList() # 初始化 for i in range(len(data)):dl.insert_tail(data[i]) cur = dl.head # 打印鏈表中的元素 print('The linked list is:') for i in range(dl.get_length()):print(cur.elem,end=' ')cur = cur.next_ print('\n') print('------------------------------------') # 添加元素 dl.insert_tail(6) cur = dl.head print('The new linked list is:') for i in range(dl.get_length()):print(cur.elem,end=' ')cur = cur.next_ print('\n') print('------------------------------------') # 清空鏈表 print('Start to clear up') for i in range(dl.get_length()):dl.delete_sub(0)cur = dl.headfor j in range(dl.get_length()):print(cur.elem,end=' ')cur = cur.next_print('\n') print('The length of the linked list is:%d' % dl.get_length())

執行結果如下：

也許你會問為啥有關雙向循環鏈表的操作這么少，其實吧，我也只是提供一些思路，想到哪些寫哪些~（小聲一點說就是懶了( ′? ??`)）。

下面就是具體案例的實現了，讓我們一步一步地來設計！

🍁 案例實現——核酸檢測登記表

首先，要用循環雙鏈表實現核酸檢測登記表（某一天的信息）的話，我們需要先確定我們需要錄入的信息：姓名，性別，年齡，手機號，做核酸的時間，其中姓名、性別、手機號、做核酸時間都用字符串型。那么結點的結構如下：

class PerNode:def __init__(self,name,gender,age,telenum,date):self.name = nameself.gender = genderself.age = ageself.telenum = telenum # 電話號碼self.date = dateself.next_ = Noneself.last_ = None

然后就是鏈表的結構和功能的設計：

• 錄入信息，也就是添加元素
• 刪除信息，也就是刪除元素
• 查詢信息，也就是查找元素

基本的功能就是上面三個，如果還需要其它信息，再作改進。而添加和刪除功能直接將上面代碼套過來就可以了，不用做太大的改動。如下👇:

class PerList:def __init__(self):self.head = Nonedef get_length(self):count = 0if self.head is None:return countcur = self.headwhile cur.next_ != self.head:count += 1cur = cur.next_count += 1return countdef add(self,id,name,gender,age,telenum,date):node = PerNode(id,name,gender,age,telenum,date)if self.head is None:self.head = nodeself.head.next_ = self.headself.head.last_ = self.headelse:cur = self.headwhile cur.next_ != self.head:cur = cur.next_cur.next_ = nodenode.last_ = curnode.next_ = self.headself.head.last_ = nodedef delete(self,pos):cur = self.headpos = pos % self.get_length()if self.head is None:print('The list is empty!!')returnelif self.get_length() == 1:self.head = Noneelif self.get_length() == 2:for i in range(pos):cur = cur.next_self.head = cur.next_self.head.next_ = self.headself.head.last_ = self.headelse:for i in range(pos):cur = cur.next_cur.last_.next_ = cur.next_cur.next_.last_ = cur.last_if pos == 0:self.head = cur.next_def search(self,id):cur = self.headfor i in range(self.get_length()):if cur.id == id:return curcur = cur.next_print('Searching fails.The data does not exist!')

在調試的時候發現一個問題，如果每個人的數據有一個序號的話，刪除一個數據后其它數據的序號是沒有變的，這樣在查找時只有按照刪除前的序號進行查詢，這樣是十分麻煩的，所以我們還需寫一個刪除后重新排列序號的函數，如下：

def rearrange(self,pos):pos = pos % self.get_length()cur = self.head# 若刪除后只剩一個結點，需判斷它的id是否為1，若不為1，也就是為2，則需要減1# 若它的id是1，則不用減if self.get_length() == 1:if cur.id != 1:cur.id -= 1return# 刪除一個結點后剩余結點大于兩個的情況else:# 找到被刪除結點的位置，這個位置可能會被其它結點頂替也可能不存在for i in range(pos):cur = cur.next_# 因為刪除結點后是后面的結點往前補上來，所以后面的結點都要減1（注意這里就理解為單鏈表就行了）cur.id -= 1# 對該操作不作循環，所以按照單鏈表的方式遍歷即可while cur.next_ != self.head:cur = cur.next_cur.id -= 1

然后就是具體操作了，請看👇：

# 檢測表的初始化 tt = PerList() # Test table，檢測表 print('------------------------------Start typing information--------------------------------') # 開始錄入信息 flag = 1 # 用來作為循環的條件 count = 1 # 自動改變每個人員的id，例如增加一個人后它的id就自動加1 while flag == 1:print('No.%d' % count)name = input('Please input the name:') # 輸入人員的姓名gender = input('Please input the gender:') # 輸入人員的性別，male為男性，female為女性age = int(input('Please input the age:')) # 輸入人員的年齡telenum = input('Please input the phone number:') # 輸入人員的電話號碼date = input('Please input the typing date:') # 輸入核酸檢測的時間tt.add(count,name,gender,age,telenum,date)print('If you want to continue ,please input 1,else input 0:----',end=' ') # 如果你想繼續錄入，請輸入1，不想則輸入0flag = int(input())if flag == 1:count += 1print('\n') print('------------------------------The end of the entry------------------------------------') # 錄入結束# 輸出人員信息表 print('\n') print('------------------------------The list personnal information sheet--------------------') # 人員信息表 cur = tt.head print('%-20s%-20s%-20s%-20s%-20s%-20s' % ('id','name','gender','age','telenum','date')) for i in range(tt.get_length()):print('%-20d%-20s%-20s%-20d%-20s%-20s' % (cur.id,cur.name,cur.gender,cur.age,cur.telenum,cur.date))cur = cur.next_ print('\n')# 刪除人員表 print('------------------------------Delete the information------------------------------------------') # 刪除信息 print('Do you want to delete the information? If so input 1,else input 0:',end=' ') # 你是否想刪除信息，是請輸入1，不是輸入0 flag = int(input()) while flag == 1:print('Please input the number of the data that you want to delete:',end=' ') # 請輸入你想刪除人員的idpos = int(input())tt.delete(pos - 1)print('Now the length of the list is: %d,and the list is displayed as below:' % tt.get_length()) # 輸入刪改后表的長度和表的內容cur = tt.headprint('%-20s%-20s%-20s%-20s%-20s%-20s' % ('id', 'name', 'gender', 'age', 'telenum', 'date'))for i in range(tt.get_length()):print('%-20d%-20s%-20s%-20d%-20s%-20s' % (cur.id, cur.name, cur.gender, cur.age, cur.telenum, cur.date))cur = cur.next_print('Do you want to end up deleting?Just input 0,or input 1 to continue:',end=' ') # 你是否想結束刪除操作，是輸入0，繼續輸入1flag = int(input()) cur = tt.head print('%-20s%-20s%-20s%-20s%-20s%-20s' % ('id','name','gender','age','telenum','date')) for i in range(tt.get_length()):print('%-20d%-20s%-20s%-20d%-20s%-20s' % (cur.id,cur.name,cur.gender,cur.age,cur.telenum,cur.date))cur = cur.next_ print('-----------------------------The end of deleting---------------------------------------') # 刪除操作結束 print('\n')# 查找數據 print('-----------------------------Search the date-------------------------------------------') # 查詢表 print('Do you want to search the data?If so input 1,else input 0:',end=' ') # 你是否想查詢表，是輸入1，不是則輸入0 flag = int(input()) while flag == 1:print('Please input the value of the id that you want to search:',end=' ') # 請輸入你想查找人員的idpos = int(input())p = tt.search(pos)if p == None:breakprint('%-20s%-20s%-20s%-20s%-20s%-20s' % ('id', 'name', 'gender', 'age', 'telenum', 'date'))print('%-20d%-20s%-20s%-20d%-20s%-20s' % (p.id, p.name, p.gender, p.age, p.telenum, p.date))print('Do you want to end up searching? Just input 0,or input 1 to continue:',end=' ') # 你是否想結束查找，是輸入0，繼續輸入1flag = int(input()) print('Operation ends.') # 操作結束

咱們來看一看結果：

首先是輸入數據：


然后我們發現Alice的核酸時間明顯有錯，因為在一個時間段做核酸時間肯定是連起來的嘛，所以我們需要將她的信息刪除，如下:

最后就是查詢信息了
這個操作就結束了。

🍁 總結

本篇呢，主要就是講的循環鏈表這樣一個知識以及對它的應用，也許你看到這也會有跟我一樣的一個疑問：貌似就介紹的時候用了一些“循環”吧，其它循環體現在哪里呢？

后來我又仔細想了想，當然是體現在對鏈表的操作上了！本來循環鏈表就是為了某些操作更方便而實現的，且應用的時候具體實現細節別人也看不到呀！所以不用太過糾結這個問題~

這個呢，也是我第一次將代碼的應用寫得這么詳細，寫代碼不難，難就難在調試啊找bug啊，這個真是有苦說不出呀

好在功夫不負有心人，咱終于就是給它搞定了。不過仍有很多不足的地方，像最后的循環鏈表的應用，對于查找，我們可以按照id查找，也可以按照姓名，手機號等等查找，且不僅可以用順序查找，還可以用折半查找、分塊查找等等！

所以說，路還很長，任重而道遠吶

總結

以上是生活随笔為你收集整理的数据结构与算法之Python实现——循环链表、双向循环链表的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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