28面向对象3_继承_linkedlist

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目录

inheritance继承：...1

继承中的访问控制：...5

继承中的初始化：...9

多继承：...13

mixin：...16

习题：...23

single linkedlist.25

double linkedlist：...28

习题：...32

inheritance继承：

人类和猪类都继承自动物类；

个体继承自父母，继承了父母的一部分特征，但也可以有自己的个性；

在面向对象的世界中，从父类继承，就可直接拥有父类的属性和方法，这样可减少代码、多复用；

子类可定义自己的属性和方法；

子类继承父类的特征，特征即类属性、类方法、静态方法、实例属性；

公共的属性和方法，包括_开头的；

隐私属性和方法是__开头的，对外暴露提供的方法要为属性装饰器的方法；

open-close-principle开闭原则：

对扩展开放（继承开放），扩展个性化的地方；

修改关闭；

继承也称派生；

class Cat(Animal)这种形式就是从父类继承，括号中写继承的类的列表；

继承可让子类从父类获取特征（属性和方法）；

父类，Animal就是Cat的父类，也称基类、超类；

子类，Cat就是Animal的子类，也称派生类；

定义：

class 子类(基类1[,基类2,...]):

         语句块

如果定义类时，没有基类列表，等同于继承自object，在python3中，object是所有对象的根基类，倒置的根；

python2中有古典类（旧式类）、新式类，3.0全是新式类；

python支持多继承，继承也可以多级，多级展开即tree，不一定是二叉树；

单继承（一条链串起来）；多继承；

单继承关系图：

子类指向父类；

继承的特殊属性和方法：

__base__，类的基类，过时了；

__bases__，类的基类元组；

__mro__，多继承时用，显示方法查找顺序，基类的元组，多继承中非常重要，mro()方法的结果会放在__mro__里；

mro()，多继承时用，同上，int.mro()，在类上用该方法，实例上不能用；

__subclasses__()，类的子类列表，int.__subclasses__()；

python不同版本的类：

py2.2之前，类是没有共同的祖先的，之后，引入object类，它是所有类的共同祖先类object；

py2为了兼容，分为古典类（旧式类）和新式类；

py3中全是新式类；

新式类都是继承自object类的，新式类可使用super()；

py2与py3版本不同，不仅是语法方面，还有类构建方面；

例：

class Animal(object):   #等价于class Animal:，默认继承自object，若加上object则兼容python2

    x = 123

    def __init__(self):

        self.name = 'tom'

    def getname(self):

        return self.name

class Cat(Animal):

    pass

class Dog():

    pass

tom = Cat()

print(tom.name)

print(tom.__dict__)

print(tom.getname())

dog = Dog()

# print(dog.name)

# print(dog.getname())

输出：

tom

{'name': 'tom'}

tom

例：

class Animal(object):

    x = 123

    def __init__(self,name):

        self._name = name

    @property   #装饰后的也能继承，终归Animal类的管辖

    def name(self):

        return self._name   #公共属性

    def shout(self):

        print('Animal shout')

class Cat(Animal):

    x = 'cat'   #override覆盖

    def shout(self):   #override覆盖（重写），与rewrite是两码事

        print('miao')

class Dog(Animal):

    pass

class Garfield(Cat):

    pass

class PersiaCat(Cat):

    # def __init__(self):   #call to __init__ of super class is missed，需调用父类方法

    #     self.eyes = 'blue'

    pass

tom = Cat('tom')

print(tom.name)

print(tom.__dict__)

tom.shout()   #自有的，体现个性

dog = Dog('ahuang')

dog.shout()   #自己没有的，用继承的'Animal shout'

gf = Garfield(Cat)

gf.shout()

pc = PersiaCat('persiacat')

print(pc.__dict__)

# pc.name = 'persiacat'   #不可修改

pc.eyes = 'blue,green'

pc.shout()

print(pc.name,pc.eyes)

print(pc.__dict__)

输出：

tom

{'_name': 'tom'}

miao

Animal shout

miao

{'_name': 'persiacat'}

miao

persiacat blue,green

{'_name': 'persiacat', 'eyes': 'blue,green'}

例：

gf = Garfield(Cat)

gf.shout()

print('gf.mro={}'.format(gf.__class__.mro()))   #mro()方法，只能在类上用，不能在实例上用

print('gf.mro={}'.format(gf.__class__.__mro__))

print('gf.bases={}'.format(gf.__class__.__bases__))

输出：

miao

gf.mro=[, , , ]

gf.mro=(, , , )

gf.bases=(,)

例：

In [1]: int.__subclasses__()

Out[1]: [bool, sre_constants._NamedIntConstant, ]

In [2]: int.__bases__

Out[2]: (object,)

In [3]: int.__base__

Out[3]: object

In [4]: int.mro()   #返回int自身

Out[4]: [int, object]

In [5]: int.__mro__

Out[5]: (int, object)

继承中的访问控制：

从父类继承，自己没有的，就可到父类中找；

私有的都是不可访问的，本质上是改了名并放入所在类的__dict__中，知道这个新名称就可直接找到这个隐藏的变量，这是个黑魔法技巧，慎用；

继承时，公有的（除__开头的），子类和实例都可随意访问；私有的，被隐藏，子类和实例不可直接访问，私有变量所在的类内有方法，则可访问这个私有变量；

python通过自己一套实现，实现和其它语言一样的面向对象的继承机制；

属性查找顺序：

实例的__dict__-->类__dict__，有继承-->父类__dict__；

如果搜索这些地方后没找到就抛异常，先找到就立即返回了；

方法的重写（覆盖）override：

super()，新式类中提供了该方法，可访问到父类的属性，具体原理后续；

Animal.__init__(self,name)，py2写法；

super().__init__(name)，相当于super(Cat,self).__init__(name)完整写法，py3写法，

self.__class__.__base__.__init__(self,name)，不推荐使用；

例：

class Animal(object):

    x = 123

    def __init__(self,name):

        self._name = name

        self.__age = 10

class Cat(Animal):

    x = 'cat'

class Garfield(Cat):

    pass

tom = Garfield('tom')

print(tom.__dict__)   #输出隐私属性_Animal__age，_父类的名字__属性，谁有这个属性编译器就改名字为谁，当前只Animal类上有

print(Garfield.__dict__)   #子类先找自己的实例，再依次往上找父类

print(Cat.__dict__)   #类中找不到_Animal__age，该属性在实例里，self即为实例，实例属性的__dict__，方法是在类中

输出：

{'_name': 'tom', '_Animal__age': 10}

{'__module__': '__main__', '__doc__': None}

{'__module__': '__main__', 'x': 'cat', '__doc__': None}

例（方法的重写（覆盖））：

class Animal(object):

    x = 123

    def __init__(self,name):

        self._name = name

        self.__age = 10

    @property

    def name(self):

        return self._name

    def shout(self):

        print('Animal shout')

class Cat(Animal):

    x = 'cat'

    def __init__(self,name):

        # super(Cat,self).__init__(name)

        # super().__init__(name)

        Animal.__init__(self,name)   #子类中也初始化，python2写法；py3写法为super().__init__(name)，新式类推荐使用此种写法；两种方式等价；

        #self._name = name   #2个属性{'_name': 'tom', '_Animal__age': 10}

                   #self.catname = name   #3个属性{'_name': 'tom', '_Animal__age': 10, 'catname': 'tom'}

                   self._name = 'cat' + name   #2个属性{'_name': 'cattom', '_Animal__age': 10}

tom = Cat('tom')

print(tom.name)

print(tom.__dict__)

输出：

#tom

#{'_name': 'tom', '_Animal__age': 10}

#tom

#{'_name': 'tom', '_Animal__age': 10, 'catname': 'tom'}

cattom

{'_name': 'cattom', '_Animal__age': 10}

例（方法的重写（覆盖））：

class Animal:

    def shout(self):

        print('Animal shout')

class Cat(Animal):

    def shout(self):

        print('miao')

    def shout(self):   #覆盖了自身的shout，之前的彻底没有了；Animal中的shout仍在自己内部，在调用时遮盖了；这两次覆盖有差异

        print('cat shout')

        print(super())

        print(super(Cat,self))   #等价于super()

        super().shout()

        self.__class__.__base__.shout(self)   #不推荐使用，等价于super()

cat = Cat()

cat.shout()

输出：

cat shout

, >

, >

Animal shout

Animal shout

例：

class Animal(object):

    x = 123

    def __init__(self,name):

        self._name = name

        self.__age = 10

    @property

    def name(self):

        return self._name

    def shout(self):

        print('Animal shout')

class Cat(Animal):

    x = 'cat'

    def __init__(self,name):

        # self._name = name

        self._name = 'cat' + name  #先后有影响

        Animal.__init__(self, name)

tom = Cat('tom')

print(tom.name)

print(tom.__dict__)

输出：

tom

{'_name': 'tom', '_Animal__age': 10}

例：

class Animal:

    @classmethod

    def clsmtd(cls):

        print(cls,cls.__name__)

class Cat(Animal):

    def __init__(self,name):

        self.name = name

    @classmethod

    def clsmtd(cls):

        print(cls,cls.__name__)

class Garfield(Cat): pass

tom = Garfield('tom')

tom.clsmtd()   #多态，多态前提要继承，用哪个类创建的实例就是哪个类

print(tom.__dict__)

print(Cat.__dict__)

print(Animal.__dict__)   #公有的（除__开头），父类的都是你的，py内部会自动逐级找（可理解为继承的就是我的），传什么就打印什么，用哪个类创建的实例就是哪个类，虽有父类的特征在都继承下来

输出：

Garfield

{'name': 'tom'}

{'__module__': '__main__', '__init__': , 'clsmtd': , '__doc__': None}

{'__module__': '__main__', 'clsmtd': , '__dict__': , '__weakref__': , '__doc__': None}

继承中的初始化：

好习惯 ，在子类中只要有初始化__init__方法，就要把父类的写上，如super().__init__(name)，即如果父类中定义了__init__方法，子类中也有__init__，就该在子类的__init__中调用它；

建议：少在继承中使用私有变量；

例：

class A:

    def __init__(self,a):

        self.a = a

class B(A):   #类B定义时声明继承自类A，则在类B中__bases__中可看到类A，但这和是否调用类A的构造方法是两回事

    def __init__(self,b,c):   #如果B中调用了A的构造方法super().__init__(a)就可拥有父类的属性了，查看b的__dict__

        self.b = b

        self.c = c

    def printv(self):

        print(self.b)

        print(self.c)

        # print(self.a)   #AttributeError: 'B' object has no attribute 'a'

b = B(20,30)

b.printv()

print(B.__bases__)

print(B.__dict__)

print(A.__dict__)

输出：

20

30

(,)

{'__module__': '__main__', '__init__': , 'printv': , '__doc__': None}

{'__module__': '__main__', '__init__': , '__dict__': , '__weakref__': , '__doc__': None}

解决上例问题：

class A:

    def __init__(self,a):

        self.a = a

class B(A):

    def __init__(self,b,c):

        super().__init__(b+c)   #等价于A.__init__(self,b+c)

        self.b = b

        self.c = c

    def printv(self):

        print(self.b)

        print(self.c)

        print(self.a)

b = B(20,30)

b.printv()

print(B.__bases__)

print(b.__dict__)

print(B.__dict__)

print(A.__dict__)

输出：

20

30

50

(,)

{'a': 50, 'b': 20, 'c': 30}

{'__module__': '__main__', '__init__': , 'printv': , '__doc__': None}

{'__module__': '__main__', '__init__': , '__dict__': , '__weakref__': , '__doc__': None}

例：

class A:

    def __init__(self,a,d):

        self.a = a

        self.__d = d

class B(A):

    def __init__(self,b,c):

        super().__init__(b+c,c-b)

        self.b = b

        self.c = c

        self.__d = b + c + 1

    def printv(self):

        print(self.b)

        print(self.c)

        print(self.a)

        print(self.__d)

b = B(20,30)

b.printv()

print(b.__class__.__bases__)

print(b.__dict__)

print(B.__dict__)

print(A.__dict__)

输出：

20

30

50

51

(,)

{'a': 50, '_A__d': 10, 'b': 20, 'c': 30, '_B__d': 51}   #实例b的__dict__中有的私有属性，要查看该私有属性必须在该实例所在类中有方法，如果该实例的类中没有访问方法，父类中有同样属性的访问方法，那最终访问的是父类中的属性

{'__module__': '__main__', '__init__': , 'printv': , '__doc__': None}

{'__module__': '__main__', '__init__': , '__dict__': , '__weakref__': , '__doc__': None}

例：

class Animal:

    def __init__(self,age):

        print('Animal init')

        self.__age = age

    def show(self):

        print(self.__age)

class Cat(Animal):

    def __init__(self,age,height):

        print('Cat init')

        super().__init__(age)

        self.__age = age + 1

        self.__height = height

c = Cat(10,20)

c.show()   #show方法在Animal中定义，__age会被解释为_Animal__age，这样设计不好，Cat的实例应显示自己的属性值

print(c.__dict__)

print(Cat.__dict__)

print(Animal.__dict__)

输出：

Cat init

Animal init

10

{'_Animal__age': 10, '_Cat__age': 11, '_Cat__height': 20}

{'__module__': '__main__', '__init__': , '__doc__': None}

{'__module__': '__main__', '__init__': , 'show': , '__dict__': , '__weakref__': , '__doc__': None}

解决上例问题：

一个原则，自己的私有属性，就该自己的方法读取和修改，不要借助其它类的方法，即使是父类或派生类的方法；

class Animal:

    def __init__(self,age):

        print('Animal init')

        self.__age = age

    def show(self):

        print(self.__age)

class Cat(Animal):

    def __init__(self,age,height):

        print('Cat init')

        super().__init__(age)

        self.__age = age + 1

        self.__height = height

    def show(self):

        print(self.__age)

        print(self.__height)

c = Cat(10,20)

c.show()

print(c.__dict__)

print(Cat.__dict__)

print(Animal.__dict__)

输出：

Cat init

Animal init

11

20

{'_Animal__age': 10, '_Cat__age': 11, '_Cat__height': 20}

{'__module__': '__main__', '__init__': , 'show': , '__doc__': None}

{'__module__': '__main__', '__init__': , 'show': , '__dict__': , '__weakref__': , '__doc__': None}

多继承：

ocp原则，open-closed principle，多继承、少修改；

继承的用途：增强基类、实现多态；

多态：

在面向对象中，父类、子类通过继承联系在一起，如果可通过一套方法，就可实现不同表现，就是多态；

一个类继承自多个类，就是多继承，它将具有多个类的特征；

多继承弊端：

多继承很好的模拟了世界，因为事物很少是单一继承，但是舍弃简单，必然引入复杂性，带来了冲突；

如同一个孩子继承了来自父母双方的特征，那么到底眼睛像爸爸还是妈妈呢？孩子更像谁多一点？

多继承的实现会导致编译器设计的复杂度增加，所以现在很多语言也舍弃了类的多继承，C++支持多继承，java舍弃了多继承；

java中，一个类可实现多个接口，一个接口也可继承多个接口，java的接口很纯粹，只是方法的声明，继承者必须实现这些方法，就具有了这些能力，就能干什么；

多继承可能会带来二异性，如猫和狗都继承自动物类，如果一个类多继承了猫类和狗类，猫和狗都有shout方法，子类空间继承谁的shout呢？

解决方案：

实现多继承的语言，可解决二义性，深度优先或广度优先；

注：单一继承；

多继承，分开看两条均单继承：

MyClass-->D-->B-->A，深度优先；

MyClass-->D-->C-->B-->A，广度优先；

多继承带来路径选择问题，究竟继承哪个父类的特征呢？

py使用MRO，method resolution order，解决基类搜索顺序问题；

历史原因，MRO有三个搜索算法：

经典算法，按定义从左到右，深度优先策略，2.2之前，MyClass->D->B->A->C->A；

新式类算法，经典算法的升级，重复的只保留一个，2.2，MyClass->D->B->C->A->object；

C3算法，在类被创建出来时，就计算出一个MRO有序列表，2.3之后，py3唯一支持的算法，MyClass->D->B->C->A->object；

多继承的缺点：

当类很多，继承复杂的情况下，继承路径太多，很难说清什么样的继承路径；

py语法允许多继承，但py代码是解释执行，只有执行到的时候才发现错误；

团队协作开发，如果引入多继承，那代码将不可控；

不管编程语言是否支持多继承，都应避免多继承；

py的面向对象，太灵活了，太开放了，所以要团队守规矩，类增加要规范；

规范化、文档化、大量重构；

多继承定义：

class ClassName(基类列表):

         类体

mixin：

UML中，面向对象中的高级部分；

例：

Document类是其它所有文档类的抽象基类；

Word、Pdf是Document类的子类；

要求：

为document子类提供打印能力；

思路1：

在Document类中提供print方法；

基类提供的方法不应该具体实现，因为它未必适合子类的打印，子类中需要覆盖重写；

print算是一种能力——打印功能，不是所有的Document的子类都需要的，所以，从这个角度出发，有问题；

思路2：

需要打印的子类上增加；

如果在子类上直接增加，违反了ocp原则，所以应该继承后增加；

以下两种不同的继承思路，不同场景下用：

方一：用于项目正在开发中，直接加到所属类里；

方二：用于已开发完成项目或第三方库，用继承方式新增类；

看似不错，如果还要提供其它能力，如何继承？

应用于网络，文档应该具备序列化的能力，类上就应该实现序列化；

可序列化还可能分为使用pickle、messagepack、json等；

这时发现，类可能太多了，继承的方式不是很好了，功能太多，A类需要某几样功能，B类需要另几样功能，很繁琐；

思路3：

装饰器，用处极广；

优点：简单方便，在需要的地方动态增加；

用装饰器增强一个类，把功能给类附加上去，哪个类需要，就装饰它；

思路4：

mixin，本质上就是多继承实现的；

mixin体现的是一种组合的设计模式；

在面向对象的设计中，一个复杂的类，往往需要很多功能，而这些功能由来自不同的类提供，这就要将很多的类组合在一起；

从设计模式的角度来说，多组合（混在一起，如PrintableWord(PrintableMixin,Word)）、少继承，组合优于继承；

mixin类的使用原则：

mixin类中不应该显式的出现__init__初始化方法（是混进去增强功能的，不用初始化，一般是用来增强类属性，而不是增强实例的，实例缺的东西应在其类上或继承的类上，而不是混进去的）；

mixin类通常不能独立工作（不完整），因为它是准备混入别的类中的部分功能实现；

mixin类如有继承，该mixin类的祖先类也应是mixin类；

使用时，mixin类通常在继承列表的第一个位置，如class SuperPrintablePdf(SuperPrintableMixin,Pdf): pass；

mixin类和装饰器：

这两种方式都可使用，看个人喜好；

如果还需要继承，就要使用mixin类方式；

简单用装饰器；复杂用mixin类；

实现方式不同，结果一样（殊途同归）；

思路2：方一：

class Document:

    def __init__(self,content):

        self.content = content

    def print(self):

        print(self.content)

class Word(Document):   #用于项目正在开发中，直接加到所属类里

    def print(self):

        print('word print: {}'.format(self.content))

class Pdf(Document):

    def print(self):

        print('pdf print: {}'.format(self.content))

print(Word.mro())

word = Word('test\nabc')

word.print()

print(Word.__dict__)

输出：

[, , ]

word print: test

abc

{'__module__': '__main__', 'print': , '__doc__': None}

思路2：方二1：

class Document:   #第三方库

    def __init__(self,content):

        self.content = content

    def print(self):

        print(self.content)

class Word(Document): pass   #第三方库

class PrintableWord(Word):

    def print(self):

        print('word print: {}'.format(self.content))

class Pdf(Document): pass   #第三方库

class PrintablePdf(Pdf):

    def print(self):

        print('pdf print: {}'.format(self.content))

print(PrintableWord.mro())

word = PrintableWord('test\nabc')

word.print()

print(word.__dict__)

print(PrintableWord.__dict__)

输出：

[, , , ]

word print: test

abc

{'content': 'test\nabc'}

{'__module__': '__main__', 'print': , '__doc__': None}

思路2：方二2：

class Printable:

    def _print(self):

        print(self.content)

class Document:

    def __init__(self,content):

        self.content = content

    def print(self):

        print(self.content)

class Word(Document): pass

class PrintableWord(Printable,Word): pass

class Pdf(Document): pass

class PrintablePdf(Printable,Pdf): pass

print(PrintableWord.mro())

word = PrintableWord('test\nabc')

word.print()

print(word.__dict__)

print(PrintableWord.__dict__)

输出：

[, , , , ]

test

abc

{'content': 'test\nabc'}

{'__module__': '__main__', '__doc__': None}

思路3（函数装饰器）：

def printable(cls):

    # def _print(self):

    #     print(self.content)

    # cls.print = _print   #等价于下面一行

    cls.print = lambda self: print(self.content)

    return cls

class Document:

    def __init__(self,content):

        self.content = content

    def print(self):

        print(self.content)

class Word(Document): pass

class Pdf(Document): pass

@printable

class PrintableWord(Word): pass

@printable

class PrintablePdf(Pdf): pass

word = PrintableWord('test\nabc')

word.print()

print(word.__class__.mro())

print(word.__dict__)

print(PrintableWord.__dict__)

输出：

test

abc

[, , , ]

{'content': 'test\nabc'}

{'__module__': '__main__', '__doc__': None, 'print': . at 0x7f32371490d0>}

思路4：

class PrintableMixin:

    def print(self):  #该行和下一行的print，与builtins中冲突？不冲突，这是自定义类中的方法；若把该函数写在与class同级下，就与builtins冲突了

        print('~~~~~~~~~~~~~~~~')

        print(self.content)

        print('~~~~~~~~~~~~~~~~')

class Document:

    def __init__(self,content):

        self.content = content

class Word(Document): pass

class PrintableWord(PrintableMixin,Word): pass  #PrintableMixin只能在前边，如在右边将不起作用，属多继承，本质上是改变了__mro__中的顺序

class Pdf(Document): pass

class PrintablePdf(PrintableMixin,Pdf): pass

class SuperPrintableMixin(PrintableMixin):   #mixin是类，可继承

    def print(self):

        print('#####################')

        print(self.content)

        print('#####################')

class SuperPrintablePdf(SuperPrintableMixin,Pdf): pass

word = PrintableWord('test\nabc')

word.print()

print(word.__class__.mro())   #查看搜索顺序

print(word.__dict__)

print(word.__class__.__dict__)

pdf = SuperPrintablePdf('pdf\npdf')

pdf.print()

print(pdf.__class__.mro())

print(pdf.__dict__)

print(pdf.__class__.__dict__)

输出：

~~~~~~~~~~~~~~~~

test

abc

~~~~~~~~~~~~~~~~

[, , , , ]

{'content': 'test\nabc'}

{'__module__': '__main__', '__doc__': None}

#####################

pdf

pdf

#####################

[, , , , , ]

{'content': 'pdf\npdf'}

{'__module__': '__main__', '__doc__': None}

习题：

1、shape基类，要求所有子类都必须提供面积的计算，子类有三角形、矩形、圆；

2、上题圆类的数据可序列化；

3、用面向对象实现linked list链表：

单向链表实现append、iternodes；

双向链表实现append、pop、insert、remove、iternodes；

注：

pycharm中格式化，Code-->Reformat Code；

文档字符串一般用"""，双引号三引号；

1、

import math

class Shape:

    @property

    def area(self):

        # return

        raise NotImplementedError('base class is not implement')  #技巧，基类中未实现该方法，即这个父类就是不允许调用

class Triangle(Shape):

    def __init__(self,bottom,height):

        self.bottom = bottom

        self.height = height

    @property

    def area(self):

        return self.bottom * self.height / 2

class Rectangle(Shape):

    def __init__(self,length,width):

        self.length = length

        self.width = width

    @property

    def area(self):

        return self.length * self.width

class Circle(Shape):

    def __init__(self,radius):

        self.radius = radius

    @property

    def area(self):

        return math.pi * (self.radius ** 2)

triangle = Triangle(3,2)

print(triangle.area)

rectangle = Rectangle(5,4)

print(rectangle.area)

circle = Circle(2)

print(circle.area)

输出：

3.0

20

12.566370614359172

2、

import json

import msgpack

from class_practice_8 import Circle

class SerializableMixin:

    def dumps(self,t='json'):

        if t == 'json':

            return json.dumps(self.__dict__)

        elif t == 'msgpack':

            return msgpack.dumps(self.__dict__)

        else:

            raise NotImplementedError('Not implemented serializable')

class SerializableCircleMixin(SerializableMixin,Circle): pass

scm = SerializableCircleMixin(2)

print(scm.area)

print(scm.__dict__)

s = scm.dumps('msgpack')

print(s)

输出：

12.566370614359172

{'radius': 2}

b'\x81\xa6radius\x02'

single linkedlist

链表与列表？链表为什么用列表实现？

列表中仅保存的是链表中每个元素内存地址的引用；

链表中每个元素之间是靠自身内部的next联系的；

单向链表，手拉手，有序，内存中是乱的、分散的；

list，内存中有序；

3、

single linkedlist1：

class SingleNode:

    def __init__(self,val,next=None):

        self.val = val

        self.next = next

    def __repr__(self):

        return str(self.val)

    def __str__(self):

        return str(self.val)

class LinkedList:

    def __init__(self):

        # self.nodes = []

        self.head = None

        self.tail = None

    def append(self,val):

        node = SingleNode(val)

        if self.tail is None:

            self.head = node

        else:

            self.tail.next = node

        # self.nodes.append(node)

        self.tail = node

    def iternodes(self):

        current = self.head

        while current:

            yield current

            current = current.next

ll = LinkedList()

node = SingleNode(5)

ll.append(node)

node = SingleNode(6)

ll.append(node)

for node in ll.iternodes():

    print(node)

输出：

5

6

single linkedlist2：

class SingleNode:   #代表一个节点

    def __init__(self,val,next=None):   #最后一个为None

        self.val = val

        self.next = next   #实例属性，类中print和装饰器中的_print

    def __repr__(self):

        return str(self.val)

    __str__ = __repr__

class LinkedList:   #容器类，某种方式存储一个个节点

    def __init__(self):

        self.items = []   #保存每个节点的地址；可用索引，便于查询，检索方便，但insert、remove不方便，[]适合读多写少；业务中如果频繁插入元素则不用列表

        self.head = None

        self.tail = None  #追加方便

    def append(self,val):

        node = SingleNode(val)

        if self.tail is None:   #尾巴是空则该链表为空

            self.head = node

        else:

            self.tail.next = node

        self.tail = node

        self.items.append(node)

    def iternodes(self):   #要知道链表中的元素必须迭代；技巧：generator

        current = self.head

        while current:

            yield current

            current = current.next

    def __getitem__(self, item):  #仅用于容器，提供一种方便的接口，如索引或其它方式来用

        return self.items[item]

         def __len__(self):   #很少拿长度，频繁操作长度一直在变，只是大概

        return len(self.items)

ll = LinkedList()

node = SingleNode(5)

ll.append(node)

node = SingleNode(6)

ll.append(node)

for node in ll.iternodes():

    print(node)

print(ll[0])

输出：

5

6

5

2

double linkedlist：

技巧：

generator；

三目运算符；

enumerate()；

class SingleNode:

    def __init__(self,val,next=None,prev=None):

        self.val = val

        self.next = next

        self.prev = prev

    def __repr__(self):

        return str(self.val)

    __str__ = __repr__

class LinkedList:

    def __init__(self):

        # self.items = []

        self.head = None

        self.tail = None

    def append(self,val):

        node = SingleNode(val)

        if self.tail is None:   #第一个node，the first node

            self.head = node

        else:

            self.tail.next = node

            node.prev = self.tail   #当前节点的上一个节点

        self.tail = node

        # self.items.append(node)

    def iternodes(self,reverse=False):

        current = self.tail if reverse else self.head  #2个技巧，generator函数和类三目运算符

        while current:

            yield current

            current = current.prev if reverse else current.next

    def pop(self):

        if self.tail is None:   #链表中元素为0

            raise Exception('Empty')

        tail = self.tail

        prev = tail.prev

        # next = tail.next   #用不上，尾巴的下一个元素一定为None

        if prev is None:   #尾巴的前一个元素为空，说明该链表仅一个元素

            self.head = None

            self.tail = None   #把当前尾巴的元素清空后，链表就为空

        else:   #链表中元素>1个

            self.tail = prev

            prev.next = None

        return tail.val

    def getitem(self,index):

        if index < 0:

            return None

        current = None

        for i,node in enumerate(self.iternodes()):   #技巧

            if i == index:

                current = node

                break

        if current is None:   #如下四行可简写为if current is not None: return current

            return None

        else:

            return current

    def insert(self,index,val):   #考虑当前链表，0个元素，1个元素（index为0、1时），尾部追加

        if index < 0:

            raise Exception('Error')

        current = None

        for i,node in enumerate(self.iternodes()):

            if i == index:

                current = node

                break

        if current is None:   #链表中无元素，index只要大于边界就往里追加

            self.append(val)

            return

        prev = current.prev

        # next = current.next

        node = SingleNode(val)

        if prev is None:   #前加、中间加、尾部加

            self.head = node

            node.next = current

            current.prev = node

        else:

            node.prev = prev

            node.next = current

            current.prev = node

            prev.next = node

    def remove(self,index):

        if self.tail is None:

            raise Exception('Empty')

        if index < 0:

            raise ValueError('Wrong Index{}'.format(index))

        current = None

        for i,node in enumerate(self.iternodes()):

            if i == index:

                current = node

                break

        if current is None:

            raise ValueError('Wrong Index {} out of memory'.format(index))

        prev = current.prev

        next = current.next

        if prev is None and next is None:

            self.head = None

            self.tail = None

        elif prev is None:

            self.head = next

            next.prev = None

        elif next is None:

            self.tail = prev

            prev.next = None

        else:

            prev.next = next

            next.prev = prev

        del current

ll = LinkedList()

node1 = SingleNode('abc')

ll.append(node1)

node2 = SingleNode(4)

ll.append(node2)

node3 = SingleNode(5)

ll.append(node3)

node4 = SingleNode(6)

ll.append(node4)

node5 = SingleNode('end')

ll.append(node5)

for node in ll.iternodes():

    print(node)

print('~'*20)

ll.pop()

ll.pop()

ll.pop()

ll.insert(0,'start')   #各种测试，前、中、尾，元素为空，元素为1个

ll.insert(8,'end')

ll.insert(1,123)

ll.insert(2,456)

ll.remove(5)

ll.remove(0)

for node in ll.iternodes(reverse=True):

    print(node)

输出：

abc

4

5

6

end

~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~

4

abc

456

123

习题：

1、将链表，封装成容器：

要求：

1)提供__getitem__()、__iter__()、__setitem__()；

2)使用一个列表，辅助完成上面的方法；

3)进阶：不使用列表，完成上面的方法；

2、实现类property装饰器，类名称为Property；

1、方一（容器实现）：

class SingleNode:

    def __init__(self,val,next=None,prev=None):

        self.val = val

        self.next = next

        self.prev = prev

    def __repr__(self):

        return str(self.val)

    __str__ = __repr__

class LinkedList:

    def __init__(self):

        self.items = []

        self.head = None

        self.tail = None

        self.size = 0

    def append(self,val):

        node = SingleNode(val)

        if self.tail is None:

            self.head = node

        else:

            self.tail.next = node

            node.prev = self.tail

        self.tail = node

        self.items.append(node)

        self.size += 1

    def iternodes(self,reverse=False):

        current = self.tail if reverse else self.head

        while current:

            yield current

            current = current.prev if reverse else current.next

    def pop(self):

        if self.tail is None:

            raise Exception('Empty')

        tail = self.tail

        prev = tail.prev

        # next = tail.next

        if prev is None:

            self.head = None

            self.tail = None

        else:

            self.tail = prev

            prev.next = None

        self.items.pop()

        self.size -= 1

        return tail.val

    def getitem(self,index):

        if index < 0:

            return None

        current = None

        for i,node in enumerate(self.iternodes()):

            if i == index:

                current = node

                break

        if current is None:

            return None

        else:

            return current

    def insert(self,index,val):

        if index < 0:

            raise Exception('Error')

        current = None

        for i,node in enumerate(self.iternodes()):

            if i == index:

                current = node

                break

        if current is None:

            self.append(val)

            return

        prev = current.prev

        # next = current.next

        node = SingleNode(val)

        if prev is None:

            self.head = node

            node.next = current

            current.prev = node

        else:

            node.prev = prev

            node.next = current

            current.prev = node

            prev.next = node

        self.items.insert(index,val)

        self.size += 1

    def remove(self,index):

        if self.tail is None:

            raise Exception('Empty')

        if index < 0:

            raise ValueError('Wrong Index{}'.format(index))

        current = None

        for i,node in enumerate(self.iternodes()):

            if i == index:

                current = node

                break

        if current is None:

            raise ValueError('Wrong Index {} out of memory'.format(index))

        prev = current.prev

        next = current.next

        if prev is None and next is None:

            self.head = None

            self.tail = None

        elif prev is None:

            self.head = next

            next.prev = None

        elif next is None:

            self.tail = prev

            prev.next = None

        else:

            prev.next = next

            next.prev = prev

        del current

        self.items.pop(index)

        self.size -= 1

    def __len__(self):

        return self.size

    # def __iter__(self):

    #     return iter(self.items)

    __iter__ = iternodes

    def __getitem__(self, item):

        return self.items[item]

    def __setitem__(self, key, value):

        self.items[key].val = value   #如果出错，借用列表来抛异常，不需自己实现

ll = LinkedList()

node1 = SingleNode('abc')

ll.append(node1)

node2 = SingleNode(4)

ll.append(node2)

node3 = SingleNode(5)

ll.append(node3)

node4 = SingleNode(6)

ll.append(node4)

# ll.remove(3)

node5 = SingleNode('end')

ll.append(node5)

for node in ll.iternodes():

    print(node)

print('~'*20)

ll.pop()

node6 = SingleNode('head')

ll.insert(0,node6)

node7 = SingleNode('middle')

ll.insert(3,node7)

ll.remove(3)

# print(len(ll))

for node in ll:

    print(node)

# print(node7.next)   #None

1、方二（非容器实现）：

class SingleNode:

    def __init__(self,val,next=None,prev=None):

        self.val = val

        self.next = next

        self.prev = prev

    def __repr__(self):

        return str(self.val)

    __str__ = __repr__

class LinkedList:

    def __init__(self):

        # self.items = []

        self.head = None

        self.tail = None

        self.size = 0

    def append(self,val):

        node = SingleNode(val)

        if self.tail is None:

            self.head = node

        else:

            self.tail.next = node

            node.prev = self.tail

        self.tail = node

        # self.items.append(node)

        self.size += 1

    def iternodes(self,reverse=False):

        current = self.tail if reverse else self.head

        while current:

            yield current

            current = current.prev if reverse else current.next

    def pop(self):

        if self.tail is None:

            raise Exception('Empty')

        tail = self.tail

        prev = tail.prev

        # next = tail.next

        if prev is None:

            self.head = None

            self.tail = None

        else:

            self.tail = prev

            prev.next = None

        # self.items.pop()

        self.size -= 1

        return tail.val

    def getitem(self,index):

        if index < 0:

            return None

        current = None

        for i,node in enumerate(self.iternodes()):

            if i == index:

                current = node

                break

        if current is None:

            return None

        else:

            return current

    def insert(self,index,val):

        if index < 0:

            raise Exception('Error')

        current = None

        for i,node in enumerate(self.iternodes()):

            if i == index:

                current = node

                break

        if current is None:

            self.append(val)

            return

        prev = current.prev

        # next = current.next

        node = SingleNode(val)

        if prev is None:

            self.head = node

            node.next = current

            current.prev = node

        else:

            node.prev = prev

            node.next = current

            current.prev = node

            prev.next = node

        # self.items.insert(index,val)

        self.size += 1

    def remove(self,index):

        if self.tail is None:

            raise Exception('Empty')

        if index < 0:

            raise ValueError('Wrong Index{}'.format(index))

        current = None

        for i,node in enumerate(self.iternodes()):

            if i == index:

                current = node

                break

        if current is None:

            raise ValueError('Wrong Index {} out of memory'.format(index))

        prev = current.prev

        next = current.next

        if prev is None and next is None:

            self.head = None

            self.tail = None