【初阶数据结构】逆流的回环链桥：双链表
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本篇是链表专题的双链表，是一种链表数据结构，它的每个节点除了包含数据域（用于存储数据）之外，还包含两个指针域，一个指向前一个节点（prev），另一个指向后一个节点（next）
1.双链表接口实现
这次我们实现的是带头双向循环的链表，不仅有指向前一个节点的prev指针，还有指向下一个节点的next指针，最后一个节点有指向开头的指针next，开头的节点有指向结尾的指针prev，形成循环
双链表定义：
typedef int LTDataType;
typedef struct ListNode
{
struct ListNode* next;
struct ListNode* prev;
LTDataType data;
}LTNode;
有人问为什么每次都要重新定义数据类型，因为每次的节点数据类型不一定是一样的，定义一下方便修改所有地方的数据类型
1.1 双链表节点创建
LTNode* BuyListNode(LTDataType x)
{
LTNode* newnode = (LTNode*)malloc(sizeof(LTNode));
if (newnode == NULL)
{
perror("malloc fail");
return NULL;
}
newnode->data = x;
newnode->prev = NULL;
newnode->next = NULL;
return newnode;
}
还是和之前的链表节点创建一样，这里不过多叙述
1.2 双链表初始化
LTNode* LTInit()
{
LTNode* phead = BuyListNode(-1);
phead->next = phead;
phead->prev = phead;
return phead;
}
通常我们会在主函数创建一个指针接收一个初始化指针，prev和next都指向自己形成循环，也就是一个哨兵位，也间接规避了链表为空的情况，直接可以PushBack节点
1.3 双链表销毁
void LTDestroy(LTNode* phead)
{
assert(phead);
LTNode* cur = phead->next;
while (cur != phead)
{
LTNode* next = cur->next;
free(cur);
cur = next;
}
free(phead);
phead = NULL;
}
head是哨兵位需要开始时被访问，所以从phead->next开始，先保存下一个节点的指针，然后释放当前移动指针指向的节点，再把保存过的节点赋值给移动指针实现移动遍历节点，最后再释放哨兵位head
1.4 双链表打印
void LTPrint(LTNode* phead)
{
assert(phead);
printf("<= head =>");
LTNode* cur = phead->next;
while (cur != phead)
{
printf(" %d =>", cur->data);
cur = cur->next;
}
printf("\n");
}
要根据双链表的特性来，双链表有哨兵位，所以打印要从哨兵位的下一个节点开始打印，直到遇到的节点的next指针指向哨兵位
1.5 双链表检查是否为空
int LTEmpty(LTNode* phead)
{
assert(phead);
return phead->next == phead ? 0 : 1;
}
为了方便在增删查改中避免链表为空的情况，and多处需使用到，所以特别写一个判空函数，因为是循环链表，所以指向自己表明链表只有一个哨兵位，则返回0，反则返回1
1.6 双链表尾插
void LTPushBack(LTNode* phead, LTDataType x)
{
assert(phead);
LTNode* newnode = BuyListNode(x);
phead->prev->next = newnode;
newnode->prev = phead->prev;
newnode->next = phead;
phead->prev = newnode;
}
由于是带头循环，所以每个节点都有4条逻辑线连接着，通常先修改两个节点间的链接，再修改循环的链接
1.7 双链表头插
void LTPushFront(LTNode* phead, LTDataType x)
{
assert(phead);
LTNode* newnode = BuyListNode(x);
newnode->next = phead->next;
phead->next->prev = newnode;
phead->next = newnode;
newnode->prev = phead;
}
无论是什么情况下，都要注意连接的顺序是否会影响到其他步骤的正常赋值，所以头插就需要先链接newnode的next指针，即通常先链接后面的节点
1.8 双链表尾删
void LTPopBack(LTNode* phead)
{
assert(phead);
assert(LTEmpty(phead));
LTNode* tail = phead->prev;
LTNode* tailPrev = tail->prev;
tailPrev->next = phead;
phead->prev = tailPrev;
free(tail);
tail = NULL;
}
首先遇到删除就要注意是不是空链表，存不存在节点来删除，然后要分别存储最后一个节点和倒数第二个节点，方便进行链接释放的操作
1.9 双链表头删
void LTPopFront(LTNode* phead)
{
assert(phead);
assert(LTEmpty(phead));
LTNode* first = phead->next;
phead->next = first->next;
first->next->prev = phead;
free(first);
first = NULL;
}
相同的操作，无论是删除还是销毁，都要记得存储需要释放的节点相关指针，因为需要在删除之后将其连接的的节点连接起来
1.10 双链表查找
LTNode* LTFind(LTNode* phead, LTDataType x)
{
assert(phead);
LTNode* cur = phead->next;
while (cur != phead)
{
if (cur->data == x)
{
return cur;
}
cur = cur->next;
}
return NULL;
}
我们在查找时肯定是查找有效的数据，所以我们查找是从哨兵位后一个节点开始的，查找方法也很简单，遍历整个双链表，看看能否找到相应的数据，找得到就返回对应节点，找不到就返回空
1.11 双链表在pos位置插入x
void LTInsert(LTNode* pos, LTDataType x)
{
assert(pos);
LTNode* newnode = BuyListNode(x);
pos->prev->next = newnode;
newnode->prev = pos->prev;
pos->prev = newnode;
newnode->next = pos;
}
因为双向链表有prev，就不用在意是pos前还是pos后插入，这里用的是pos前插入
1.12 双链表在pos位置删除x
void LTErase(LTNode* phead, LTNode* pos)
{
assert(LTEmpty(phead));
pos->prev->next = pos->next;
pos->next->prev = pos->prev;
free(pos);
}
其实和头删尾删的原理是一样的，直接删除，然后将剩余两个断开的节点链接就行了
2.顺序表和链表对比
顺序表和链表各有各的好处
🚩顺序表： 适用于对随机访问性能要求高，元素数量可预估，且不需要频繁进行插入和删除操作的场景
🚩链表： 适用于需要频繁插入和删除元素，元素数量动态变化，难以预估元素数量的场景
3.代码展示
传送门：Gitee双链表代码
3.1 List.h
#pragma once
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <assert.h>
typedef int LTDataType;
typedef struct ListNode
{
struct ListNode* next;
struct ListNode* prev;
LTDataType data;
}LTNode;
LTNode* LTInit();
void LTDestroy(LTNode** pphead);
void LTPrint(LTNode* phead);
LTNode* BuyListNode(LTDataType x);
int LTEmpty(LTNode* phead);
void LTPushBack(LTNode* phead, LTDataType x);
void LTPopBack(LTNode* phead);
void LTPushFront(LTNode* phead, LTDataType x);
void LTPopFront(LTNode* phead);
LTNode* LTFind(LTNode* phead, LTDataType x);
void LTInsert(LTNode* pos, LTDataType x);
void LTErase(LTNode* pos);
3.2 List.c
#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS
#include "List.h"
//初始化
LTNode* LTInit()
{
LTNode* phead = BuyListNode(-1);
phead->next = phead;
phead->prev = phead;
return phead;
}
//销毁
void LTDestroy(LTNode* phead)
{
assert(phead);
LTNode* cur = phead->next;
while (cur != phead)
{
LTNode* next = cur->next;
free(cur);
cur = next;
}
free(phead);
phead = NULL;
}
//打印
void LTPrint(LTNode* phead)
{
assert(phead);
printf("<= head =>");
LTNode* cur = phead->next;
while (cur != phead)
{
printf(" %d =>", cur->data);
cur = cur->next;
}
printf("\n");
}
//创建节点
LTNode* BuyListNode(LTDataType x)
{
LTNode* newnode = (LTNode*)malloc(sizeof(LTNode));
if (newnode == NULL)
{
perror("malloc fail");
return NULL;
}
newnode->data = x;
newnode->prev = NULL;
newnode->next = NULL;
return newnode;
}
//判空
int LTEmpty(LTNode* phead)
{
assert(phead);
return phead->next == phead ? 0 : 1;
}
//尾插
void LTPushBack(LTNode* phead, LTDataType x)
{
assert(phead);
LTNode* newnode = BuyListNode(x);
LTNode* tail = phead->prev;
tail->next = newnode;
newnode->prev = tail;
newnode->next = phead;
phead->prev = newnode;
}
//尾删
void LTPopBack(LTNode* phead)
{
assert(phead);
assert(LTEmpty(phead));
LTNode* tail = phead->prev;
LTNode* tailPrev = tail->prev;
tailPrev->next = phead;
phead->prev = tailPrev;
free(tail);
tail = NULL;
}
//头插
void LTPushFront(LTNode* phead, LTDataType x)
{
assert(phead);
LTNode* newnode = BuyListNode(x);
newnode->next = phead->next;
phead->next->prev = newnode;
phead->next = newnode;
newnode->prev = phead;
}
//头删
void LTPopFront(LTNode* phead)
{
assert(phead);
assert(LTEmpty(phead));
LTNode* first = phead->next;
phead->next = first->next;
first->next->prev = phead;
free(first);
first = NULL;
}
//查找
LTNode* LTFind(LTNode* phead, LTDataType x)
{
assert(phead);
LTNode* cur = phead->next;
while (cur != phead)
{
if (cur->data == x)
{
return cur;
}
cur = cur->next;
}
return NULL;
}
//在pos处插入x
void LTInsert(LTNode* pos, LTDataType x)
{
assert(pos);
LTNode* newnode = BuyListNode(x);
pos->prev->next = newnode;
newnode->prev = pos->prev;
pos->prev = newnode;
newnode->next = pos;
}
//在pos处删除x
void LTErase(LTNode* phead, LTNode* pos)
{
assert(LTEmpty(phead));
pos->prev->next = pos->next;
pos->next->prev = pos->prev;
free(pos);
}
希望读者们多多三连支持
小编会继续更新
你们的鼓励就是我前进的动力！
原文地址：https://blog.csdn.net/Zero_VPN/article/details/145233824
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