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C语言实现双向链表(双向带头循环)

21 人参与  2023年03月30日 12:49  分类 : 《随便一记》  评论

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目录

 

一:前言

(1)什么是双链表

(2)双向带头循环链表的好处

二:双向链表实现

(1)创建源文件和头文件

(2)生成一个新结点

(3)链表初始化

(4)链表的打印

(5)尾部插入

(6)尾部删除

(7)头部插入

(8)头部删除

(9)查找

(10)指定插入

(11)指定删除

(12)小优化和最终代码

?小优化

?最终代码

三:小结


 

一:前言

上次我们学习了怎么实现单链表,这一次我们将以单链表为基础实现双链表。

附上单链表链接:http://t.csdn.cn/G7z4m

(1)什么是双链表

 

?我们先看下面这个结构体

4198ce30d44d40bc815537d53327eaa0.png

 相较与单链表,双链表多定义了一个prev(prevent)指针用来记录该结点的前一个结点,这样我们就既可以找前又可以找后了,双链表有很多种结构,有带哨兵不循环,带哨兵循环或者不带哨兵不循环以及不带哨兵循环。

 

本文选择的是带哨兵循环(双向带头循环)

(2)双向带头循环链表的好处

我们先看一下双向带头循环链表的大致结构:

2f54fa7b7ade4df8a496c8cf68ffb087.png

 

【1】我们可以很清楚的看到双向带头循环链表的一大优势:由哨兵位直接找到尾部结点。

【2】由于哨兵位的存在,我们不必考虑链入第一个结点这样的特殊情况。

【3】代码实用性强,实际运用最多。

8a22b7a0e59d435cac48a0fce7994477.jpeg 

 

二:双向链表实现

(1)创建源文件和头文件

?头文件:BoubleList.h用来包含一些必须的头文件,定义结构体,声明相关函数。

?源文件:

【1】BoubleList.c用来实现具体的功能。

【2】text.c用来测试接口函数。

(2)生成一个新结点

后续的插入,初始化我们都需要生成一个新的结点,为了让代码更加简洁美观,我们把这个部分单独封装成函数BuyListNode(),函数返回值为新结点地址。

代码:d012aa068bd742439a4d6892368eaa30.png

 

(3)链表初始化

?初始化的要点:

【1】要申请一个哨兵位的结点。

【2】返回申请的哨兵位的地址。(也可以通过传入二级指针的方式进行初始化,形参和实参的关系在单链表一文已经讲过,这里不再赘述)

【3】这个时候只有一个结点,我们让这个结点自己成环。

 

代码:

69a93759087a4ed3989fc6de0a31e25b.png

(4)链表的打印

?与单链表打印的不同:

【1】链表是循环的,没法以空指针位结束条件。

【2】链表的第一个结点(哨兵位)存储的是无效数据,我们要忽略哨兵结点。

综上所述我们可以以第一个有效结点为起始位置,以走到哨兵位为结束条件。

代码:004c87fa4f404c95b3a4ddcf2fe73fcc.png

图解:0726cde163f045ca98daddfd331d3280.gif

(5)尾部插入

?尾插的基本思路:

【1】生成新结点。

【2】尾结点的next指向新结点。

【3】新结点的prev指向原尾结点,next指向头结点。

【4】头结点的prev指向新结点。

代码:

29ac3574c3bd44d5a37c5ac46b3deeb4.png 

(6)尾部删除

?尾删的基本思路:

【1】记录尾部的前一个结点。

【2】头指针的prev指向新的尾结点。

【3】新的尾结点的next指向头结点。

【4】注意不要删除掉头结点。

代码:

80f3dd8eb40d475c91a62e986618e018.png

 

(7)头部插入

?头插的基本思路:

【1】记录原有效头的结点。

【2】原有效头的prev指向新有效头。

【3】新有效头的prev指向哨兵位,next指向原有效头。

【4】哨兵位的next指向新有效头。

代码:

cd61b0f1ceca4af7b522ba3821ce9685.png 

(8)头部删除

?头删的基本思路:

【1】记录要删除的原有效头结点。

【2】新有效头结点的prev指向哨兵位。

【3】哨兵位的next指向新有效头结点。

【4】注意不要删除哨兵位。

代码:

3f3ef4f33a2f4958997bd20493244bcf.png

 

(9)查找

?查找的基本思路:

【1】和打印类似,从有效头开始遍历,到哨兵结束。

【2】返回对应结点的地址。

代码:

b7200c20b59443bf9b7b7f1194d07855.png

 

(10)指定插入

?指定插入的基本思路:

【1】先用查找找到节点位置pos。

【2】记录后一个结点。

【3】新结点的next指向pos的后一个结点,新结点的prev指向pos

【4】后一个结点的prev指向新结点。

【5】pos结点的next指向新结点。

代码:

e6d06008ff2341dfb0f128fc7b33354c.png 

(11)指定删除

?指定删除的基本思路:

【1】记录要删除的结点的后一个结点和前一个结点。

【2】后一个结点的prev指向待删除结点的前一个结点。

【3】前一个结点的next指向待删除结点的后一个结点。

【4】注意不要删除掉哨兵位。

代码:

e77372259cd9419991fa235fa9b36a29.png

 

(12)小优化和最终代码

?小优化

前面我们已经实现了指定插入和指定删除,而头尾删,头尾插不过是指定删除和指定插入的特殊情况而已,所有我们可以在这些函数中复用指定插入和删除,使代码更加简洁。

代码:

059dbd7471744f848b4395f15fbc4dec.png

a0b73c8d420d469788b9ceca33751efc.png 

0ba95f965c2e46fc9a545bda98740682.png 

3866773097284e338343f2e4d58528b9.png 

 

?最终代码

BoubleList.

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1#include <stdio.h>#include <assert.h>#include <stdlib.h>//重定义,方便更改存储数据的类型typedef int LTDataType;typedef struct ListNode {LTDataType data;struct ListNode* next;struct ListNode* prev;}LT;//申请新结点LT* BuyListNode();//链表初始化LT* ListInit();//打印链表LT* ListPrint(LT* phead);//尾部插入void ListPushBack(LT* phead, LTDataType x);//尾部删除void LsitPopBack(LT* phead);//头部插入void ListPushFront(LT* phead, LTDataType x);//头部删除void ListPopFront(LT* phead);//查找LT* ListPopFind(LT* phead, LTDataType x);//指定插入void ListInsert(LT* phead, LT* pos, LTDataType x);//指定删除void ListErase(LT* phead, LT* pos);

BoubleList.c

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1#include "BoubleList.h"//申请新结点LT* BuyListNode(){LT* newNode = (LT*)malloc(sizeof(LT));//新结点的prev,next最好置空newNode->next = NULL;newNode->prev = NULL;//返回新结点return newNode;}//初始化LT* ListInit( ){LT* phead = NULL;//生成哨兵结点phead = BuyListNode();//只有一个结点,这个结点自己成环phead->next = phead;phead->prev = phead;//返回头结点return phead;}//打印LT* ListPrint(LT* phead){//如果未初始化,报错assert(phead != NULL);//从有效头结点开始走,一直到哨兵位结束LT* cur = phead->next;while (cur != phead){//打印printf("%d ", cur->data);//迭代cur = cur->next;}printf("NULL");printf("\n");}//尾插void ListPushBack(LT* phead,LTDataType x){//如果未初始化,报错assert(phead != NULL);//复用指定插入    ListInsert(phead, phead->prev, x);}//尾部删除void LsitPopBack(LT* phead){//如果未初始化,报错assert(phead != NULL);//不能删除哨兵结点assert(phead != phead->prev);//复用指定删除ListErase(phead, phead->prev);}//头部插入void ListPushFront(LT* phead,LTDataType x){//如果未初始化,报错assert(phead != NULL);//复用指定插入ListInsert(phead, phead, x);}//头部删除void ListPopFront(LT* phead){//如果未初始化,报错assert(phead != NULL);//不能删除哨兵位assert(phead->next != phead);//复用指定删除ListErase(phead, phead->next);}//查找,返回结点位置LT* ListPopFind(LT* phead, LTDataType x){//如果未初始化,报错assert(phead != NULL);//和打印一样从第一个有效结点开始遍历LT* cur = phead->next;while (cur != phead){//查找到返回结点位置if (cur->data == x)return cur;//迭代cur = cur->next;}//查找失败,返回nullreturn NULL;}//指定插入(后)void ListInsert(LT* phead, LT* pos,LTDataType x){//如果未初始化,报错assert(phead != NULL);//生成新结点LT* newnode = BuyListNode();//记录后一个结点LT* beforenode = pos->next;//新结点的next指向pos的后一个结点newnode->next = beforenode;//新结点的prev指向posnewnode->prev = pos;//后一个结点的prev指向新结点beforenode->prev = newnode;//pos结点的next指向新结点pos->next = newnode;//存储数据newnode->data = x;}//指定删除void ListErase(LT* phead, LT* pos){//如果未初始化,报错assert(phead != NULL);//不能删除哨兵assert(pos != phead);//记录要删除的结点的后一个结点LT* beforepos = pos->next;//记录待删除结点的前一个结点LT* aheadpos = pos->prev;//后一个结点的prev指向待删除结点的前一个结点beforepos->prev = aheadpos;//前一个结点的next指向待删除结点的后一个结点aheadpos->next = beforepos;//释放结点free(pos);}

text.c

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1#include "BoubleList.h"//测试1void text1(){//初始化 LT* SL=ListInit(); //尾部插入 ListPushBack(SL, 5); ListPushBack(SL, 8); ListPushBack(SL, 10); //打印 ListPrint(SL); //头部插入 ListPushFront(SL, 8); ListPushFront(SL, 889); //尾部删除 LsitPopBack(SL); //打印 ListPrint(SL); //头部删除 ListPopFront(SL); ListPopFront(SL); ListPopFront(SL); //指定插入 ListInsert(SL, ListPopFind(SL,8), 56); ListPushBack(SL, 100); ListPrint(SL); ListErase(SL, ListPopFind(SL, 100)); ListPrint(SL);}void text2(){//初始化LT* SL = ListInit();ListPushFront(SL, 8);ListPushFront(SL, 889);ListPushBack(SL, 5);ListPushBack(SL, 8);ListPushFront(SL, 800);LsitPopBack(SL);ListPrint(SL);}int main(){text1();//text2();return 0;}

三:小结

【1】与单链表相比,双向带头循环链表的结构更复杂,但是实用性更强。

【2】单链表结构一般不会单独用来存储数据,更多的是作为其它结构的子结构。

【3】正因单链表的不完美,所以能够更好考验水平。下一次我们会进行链表OJ题目的讲解,其中大部分的题目都是通过巧妙的方式弥补单链表的缺点。

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