【C】数据结构之双向链表

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发布于 2024-11-19 19:05:31

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介绍

双向链表与单链表大体上差不多,都是不连续的存储结构,顾名思义,双向链表与单链表不同的是,双链表是双向的,而单链表只能向后节点移动,是单向的；需要注意的是：双链表是带头的,也就是在头部有一个哨兵位,双链表的全称就是双向带头循环链表。

节点的定义

typedef  struct ListNode
{
	DataType data;
	struct ListNode* pre;
	struct ListNode* next;
}LTnode;

相比单链表多了一个前躯节点,用来指向前一个节点，其他的没有变化； DataType代表的是数据的类型,通过宏定义；

函数接口的实现

1.初始化哨兵位

这里我采用的方法是,利用函数创造哨兵位,用一个指针来接收；

LTnode* LTinit()//返回初始化的哨兵位
{
	LTnode*pphead = (LTnode*)malloc(sizeof(LTnode));
	if (pphead == NULL)
	{
		perror("malloc fail");
		exit(1);
	}
	(pphead)->data = -1;
	(pphead)->pre = (pphead);
	(pphead)->next = pphead;
	return pphead;
}

在函数中,利用结构体指针进行开辟空间,这里我们把data的值初始化为-1，因为此时之有一个节点,我把前驱指针和后继指针都指向哨兵位自身，最后返回节点；

2. 创造节点

后续的插入需要创造节点来储存数据，所以使用函数进行包装；

//创造节点
LTnode* creat(DataType x)
{
	LTnode* newnode = (LTnode*)malloc(sizeof(LTnode));
	if (newnode == NULL)
	{
		perror("malloc fail");
		exit(1);
	}
	newnode->data = x;
	newnode->next = newnode->pre = NULL;
	return newnode;
}

与单链表相似,这里不便多言；

3.尾插

由图可知,尾节点前驱指针指向前一个节点;后继指针指向哨兵位；

//尾插
void PushBack(LTnode* pphead, DataType x)
{
	assert(pphead);
	LTnode* newnode = creat(x);
	newnode->pre = pphead->pre;//新节点的前指针指向最后的一个节点
	newnode->next = pphead;//然后新节点的后指针指向哨兵位
	pphead->pre->next = newnode;//修改原尾节点的指向,指向新节点,
	pphead->pre = newnode;//最后是head的前指针指向新尾节点
}

创造新节点newnode，然后改变newnode的前后指针指向,newnode的前指针指向前一个节点,而前一个节点我们不需要进行遍历,可以使用哨兵位的前驱节点, 然后依次改变新节点、原尾节点、哨兵位的前后指向即可；

4.头插

//头插
void PushFrint(LTnode* pphead, DataType x)
{
	assert(pphead);
	LTnode* newnode = creat(x);
	newnode->pre = pphead;
	newnode->next = pphead->next;
	pphead->next->pre = newnode;
	pphead->next = newnode;
}

需要注意的是,当链表中只剩下哨兵位时,链表就为空；这里头插是在图中d1的前面,head的后面插入，而d1可以用head->next来表示，先将newnode的前后指针指向head和d1，然后改变d1的前指针，最后改变head的后指针；

5.尾删

//尾删
void PopBack(LTnode* pphead)
{
	assert(pphead);
	assert(pphead->next != pphead);
	LTnode* del = pphead->pre;//最后一个节点
	LTnode* prev = del->pre;//倒数第二个节点
	prev->next = pphead;
	pphead->pre = prev;
	free(del);
	del == NULL;
}

这里将d3表示成del，d2表示成prve，要删除d3就可以直接释放掉，改变d2的后继指针，和head的前指针即可;

6.头删

//头删
void PopFrint(LTnode* pphead)
{
	assert(pphead);
	assert(pphead->next!=pphead);
	LTnode* next = pphead->next->next;//原链表的第3个节点
	LTnode* del = pphead->next;//原链表的第2个节点
	pphead->next = next;//哨兵位直接指向第二个节点
	next->pre = pphead;
	free(del);
	del = NULL;
}

同理,改变3个节点的前后指针指向即可；

7.查找

//查找
LTnode* Find(LTnode* pphead,DataType x)
{
	assert(pphead);
	LTnode* pcur = pphead->next;
	while (pcur != pphead)
	{
		if (pcur->data != x)
		{
			pcur = pcur->next;
		}
		else
			return pcur;
	}
	return NULL;
}

查找的时间复杂度是O(N)，直接进行遍历即可，找到就返回节点所在位置的地址,找不到就返回NULL;

8. 在pos节点之后插入

//在pos之后插入
void InsertBack(LTnode* pos, DataType x)
{
	LTnode* newnode = creat(x);
	LTnode* back = pos->next;
	newnode->pre = pos;
	newnode->next = back;
	pos->next = newnode;
	back->pre = newnode;
}

pos节点是已知的，在其之后插入新的节点newnode，然后进行前后节点的指向更新即可；

9.删除pos节点

//在pos之后插入
void InsertBack(LTnode* pos, DataType x)
{
	LTnode* newnode = creat(x);
	LTnode* back = pos->next;
	newnode->pre = pos;
	newnode->next = back;
	pos->next = newnode;
	back->pre = newnode;
}

10.打印链表

//打印
void Print(LTnode* pphead) {
	assert(pphead);
	LTnode* pcur = pphead->next;
	while (pcur != pphead)
	{
		printf("%d-> ", pcur->data);
		pcur = pcur->next;
	}
	printf("head\n");
}

依次进行遍历打印,直到再次回到哨兵位；

11.摧毁链表

//摧毁链表
void Destory(LTnode* pphead)
{
	assert(pphead);
	LTnode* pcur = pphead->next;
	while (pcur != pphead)
	{
		LTnode* next = pcur->next;;
		free(pcur);
		pcur = NULL;
		pcur = next;
	}
	free(pcur);
	pcur = NULL;
}

摧毁链表：从哨兵位的后一个节点开始进行遍历依次释放,最后循环结束在释放哨兵位；

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原始发表：2024-07-16，如有侵权请联系 cloudcommunity@tencent.com 删除

链表