数据结构–双向链表

目录

一.链表的分类

二.双向链表的结构

 三.双向链表的实现

1.初始化

2.尾插与头插

3.尾删与头删

4.在指定位置之后插入数据

查找函数

5.删除指定节点

6，销毁链表

 四.完整代码

List.h

List.c

一.链表的分类

链表的结构⾮常多样，以下情况组合起来就有8种（2 x 2 x 2）链表结构：

前面的单链表应该叫不带头单向不循环链表，前面的单链表章节提到的头节点只是为了方便理解，并不是真正的头节点。数据结构–链表-CSDN博客

1. ⽆头单向⾮循环链表：结构简单，⼀般不会单独⽤来存数据。实际中更多是作为其他数据结构的⼦结构，如哈希桶、图的邻接表等等。

2. 带头双向循环链表：结构最复杂，⼀般⽤在单独存储数据。实际中使⽤的链表数据结构，都是带头双向循环链表。另外这个结构虽然结构复杂，但是使⽤代码实现以后会发现结构会带来很多优势，实现反⽽简单了

二.双向链表的结构

带头链表⾥的头节点，实际为“哨兵位”，哨兵位节点不存储任何有效元素，只是站在这⾥“放哨的”

“哨兵位”存在的意义：

遍历循环链表避免死循环。

 三.双向链表的实现

test.c//测试文件

List.c//实现双向链表的方法

List.h//双向链表声明

1.初始化

 双向链表由节点组成

• 数据
• 指向下一个节点的指针
• 指向前应该节点的指针

typedef int LTDataType;
//定义双向链表节点的结构
typedef struct ListNode
{
	LTDataType data;
	struct ListNode* next;
	struct ListNode* prev;
}LTNode;

插入数据之前，链表必须初始化到只有一个头结点的情况

//申请节点
LTNode* LTBuyNode(LTDataType x)
{
	LTNode* node = (LTNode*)malloc(sizeof(LTNode));
	if (node == NULL)
	{
		perror("malloc fail!");
		exit(1);
	}
	node->data = x;
	node->next = node->prev = node;

	return node;
}

//初始化
LTNode* LTInit()
{
    //给双向链表创建一个哨兵位
	LTNode* phead = LTBuyNode(-1);
	return phead;
}

//打印链表
void LTPrint(LTNode* phead)
{
	LTNode* pcur = phead->next;
	while (pcur != phead)
	{
		printf("%d->", pcur->data);
		pcur = pcur->next;
	}
	printf("
");
}

2.尾插与头插

//尾插
void LTPushBack(LTNode* phead, LTDataType x)
{
	assert(phead);
	LTNode* newnode = LTBuyNode(x);

	//phead phead->prev newnode
	newnode->prev = phead->prev;
	newnode->next = phead;

	phead->prev->next = newnode;
	phead->prev = newnode;
}

//头插
void LTPushFront(LTNode* phead, LTDataType x)
{
	assert(phead);
	LTNode* newnode = LTBuyNode(x);

	//phead newnode phead->next
	newnode->next = phead->next;
	newnode->prev = phead;

	phead->next->prev = newnode;
	phead->next = newnode;
}

3.尾删与头删

void LTPopBack(LTNode* phead)
{
	//链表必须有效且链表不能为空（只有一个哨兵位）
	assert(phead && phead->next != phead);

	LTNode* del = phead->prev;
	//phead del->prev del
	del->prev->next = phead;
	phead->prev = del->prev;

	//删除del节点
	free(del);
	del = NULL;
}

//头删
void LTPopFront(LTNode* phead)
{
	assert(phead && phead->next != phead);
	
	LTNode* del = phead->next;
	
	//phead del del->next
	phead->next = del->next;
	del->next->prev = phead;

	//删除del节点
	free(del);
	del = NULL;
}

4.在指定位置之后插入数据

• 查找函数

LTNode* LTFind(LTNode* phead, LTDataType x)
{
	LTNode* pcur = phead->next;
	while (pcur != phead)
	{
		if (pcur->data == x)
		{
			return pcur;
		}
		pcur = pcur->next;
	}
	//没有找到
	return NULL;
}

//在pos位置之后插入数据
void LTInsert(LTNode* pos, LTDataType x)
{
	assert(pos);

	LTNode* newnode = LTBuyNode(x);
	//pos newnode pos->next
	newnode->next = pos->next;
	newnode->prev = pos;

	pos->next->prev = newnode;
	pos->next = newnode;
}

5.删除指定节点

//删除pos节点
void LTErase(LTNode* pos)
{
	//pos理论上来说不能为phead，但是没有参数phead，无法增加校验
	assert(pos);
	//pos->prev pos pos->next
	pos->next->prev = pos->prev;
	pos->prev->next = pos->next;

	free(pos);
	pos = NULL;
}

6，销毁链表

void LTDesTroy(LTNode* phead)
{
	assert(phead);

	LTNode* pcur = phead->next;
	while (pcur != phead)
	{
		LTNode* next = pcur->next;
		free(pcur);
		pcur = next;
	}
	//此时pcur指向phead，而phead还没有被销毁
	free(phead);
	phead = NULL;
}

 四.完整代码

List.h

#pragma once
#include
#include
#include

typedef int LTDataType;
//定义双向链表节点的结构
typedef struct ListNode
{
	LTDataType data;
	struct ListNode* next;
	struct ListNode* prev;
}LTNode;


//声明双向链表中提供的方法

//初始化
//void LTInit(LTNode** pphead);
LTNode* LTInit();
void LTDesTroy(LTNode* phead);

void LTPrint(LTNode* phead);

//插入数据之前，链表必须初始化到只有一个头结点的情况
//不改变哨兵位的地址，因此传一级即可
//尾插
void LTPushBack(LTNode* phead, LTDataType x); 
//头插
void LTPushFront(LTNode* phead, LTDataType x); 

//尾删
void LTPopBack(LTNode* phead);
//头删
void LTPopFront(LTNode* phead);


//在pos位置之后插入数据
void LTInsert(LTNode* pos, LTDataType x);
//删除pos节点
void LTErase(LTNode* pos);
LTNode* LTFind(LTNode* phead, LTDataType x);

List.c

#include"List.h"

void LTPrint(LTNode* phead)
{
	LTNode* pcur = phead->next;
	while (pcur != phead)
	{
		printf("%d->", pcur->data);
		pcur = pcur->next;
	}
	printf("
");
}

//申请节点
LTNode* LTBuyNode(LTDataType x)
{
	LTNode* node = (LTNode*)malloc(sizeof(LTNode));
	if (node == NULL)
	{
		perror("malloc fail!");
		exit(1);
	}
	node->data = x;
	node->next = node->prev = node;

	return node;
}
//初始化
//void LTInit(LTNode** pphead)
//{
//	//给双向链表创建一个哨兵位
//	*pphead = LTBuyNode(-1);
//}
LTNode* LTInit()
{
	LTNode* phead = LTBuyNode(-1);
	return phead;
}

//尾插
void LTPushBack(LTNode* phead, LTDataType x)
{
	assert(phead);
	LTNode* newnode = LTBuyNode(x);

	//phead phead->prev newnode
	newnode->prev = phead->prev;
	newnode->next = phead;

	phead->prev->next = newnode;
	phead->prev = newnode;
}
//头插
void LTPushFront(LTNode* phead, LTDataType x)
{
	assert(phead);
	LTNode* newnode = LTBuyNode(x);

	//phead newnode phead->next
	newnode->next = phead->next;
	newnode->prev = phead;

	phead->next->prev = newnode;
	phead->next = newnode;
}

//尾删
void LTPopBack(LTNode* phead)
{
	//链表必须有效且链表不能为空（只有一个哨兵位）
	assert(phead && phead->next != phead);

	LTNode* del = phead->prev;
	//phead del->prev del
	del->prev->next = phead;
	phead->prev = del->prev;

	//删除del节点
	free(del);
	del = NULL;
}
//头删
void LTPopFront(LTNode* phead)
{
	assert(phead && phead->next != phead);
	
	LTNode* del = phead->next;
	
	//phead del del->next
	phead->next = del->next;
	del->next->prev = phead;

	//删除del节点
	free(del);
	del = NULL;
}

LTNode* LTFind(LTNode* phead, LTDataType x)
{
	LTNode* pcur = phead->next;
	while (pcur != phead)
	{
		if (pcur->data == x)
		{
			return pcur;
		}
		pcur = pcur->next;
	}
	//没有找到
	return NULL;
}
//在pos位置之后插入数据
void LTInsert(LTNode* pos, LTDataType x)
{
	assert(pos);

	LTNode* newnode = LTBuyNode(x);
	//pos newnode pos->next
	newnode->next = pos->next;
	newnode->prev = pos;

	pos->next->prev = newnode;
	pos->next = newnode;
}
//删除pos节点
void LTErase(LTNode* pos)
{
	//pos理论上来说不能为phead，但是没有参数phead，无法增加校验
	assert(pos);
	//pos->prev pos pos->next
	pos->next->prev = pos->prev;
	pos->prev->next = pos->next;

	free(pos);
	pos = NULL;
}
void LTDesTroy(LTNode* phead)
{
	assert(phead);

	LTNode* pcur = phead->next;
	while (pcur != phead)
	{
		LTNode* next = pcur->next;
		free(pcur);
		pcur = next;
	}
	//此时pcur指向phead，而phead还没有被销毁
	free(phead);
	phead = NULL;
}