在学习了单链表之后,就顺带学习了双链表的操作。
什么是双链表?
双链表顾名思义,就是链表由单向的链变成了双向链。 使用这种数据结构,我们可以不再拘束于单链表的单向创建于遍历等操作,大大减少了在使用中存在的问题。
在单链表中,我们有一个数据域,还有一个指针域,数据域用来存储相关数据,而指针域则负责链表之间的“联系”。 而在双向链表中,我们需要有两个指针域,一个负责向后连接,一个负责向前连接。
/* 单链表的结构 */
struct List{
int data; // 数据域
struct List *next; // 指针域
};
/* 双向链表的结构 */
typedef struct List{
int data; // 数据域
struct List *next; // 向后的指针
struct List *front; // 向前的指针
};
typedef struct List* pElem;
typedef struct List eElem;
同单链表一样,对双向链表的操作也有创建,插入,遍历,删除,销毁。
在创建双向链表的时候,我们需要初始化的有两个指针。同单链表一样,我们需要一个头指针来标志链表的信息。因此我们可以写出该函数的定义:
pElem CreatList(){
pElem head = (pElem)malloc( sizeof(eElem) );
assert( head != NULL ); // 包含于标准库
head->next = head->front = NULL; // 初始化链表,指针置空
return head;
}
在单向链表的头插法中,最主要的语句自然就是tmp->next = head->next, 而在双向链表中,自然也是一样,只不过多了连接一个向前的指针而已。
void InsertElem( pElem head , int data ){
if( head == NULL ){
printf("The list is empty.\n"); // 头结点为空,则无法插入
return;
}
pElem tmpHead = head; // 创建一个临时的头结点指针
if( tmpHead->next == NULL ){
/* 当双向链表只有一个头结点时 */
pElem addition = (pElem)malloc( sizeof(eElem) );
assert( addition != NULL );
addition->data = data; // 数据域赋值
addition->next = tmpHead->next; // 后向指针连接
tmpHead->next = addition;
addition->front = tmpHead; // 将插入结点的front 指向头结点
}
else{
/* 当双向链表不只一个头结点时 */
pElem addition = (pElem)malloc( sizeof(eElem) );
assert( addition != NULL );
addition->data = data; // 数据域赋值
tmpHead->next->front = addition; // 头结点的下一个结点的front 指针
addition->front = tmpHead; // 插入的结点的front 指针指向头结点
addition->next = tmpHead->next; // 插入结点的next 指针指向原本头指针的下一结点
tmpHead->next = addtion; // 将头结点的next 指针指向插入结点
}
}
许多人肯定是被最后四条语句弄得一脸懵逼,都一样。但是当你画出图像时,你就会懂得一切。
我们创建一个新的结点addition, 此时链表中只有头结点,因此执行if中的程序,执行完毕之后就变成了:
具体步骤有以前的博客《创建单链表的头插法与尾插法详解》。
而当链表中不只有一个头结点时,这时有点意思了。
此时,head的next指针指向addition、front指针指向NULL,addition的next指向NULL、front 指针指向head。
此时,我们要在链表中再插入一个新的结点。 此时,不只要对next 链进行断链,增链,还要对front 链进行同样操作。这样才能完成两条链的连接。
不同于单链表的单向遍历,双向链表提供了操作的便捷性,可前可后的遍历方式简直聊咋咧… 因此在遍历中将实现next 的向后遍历,也会实现front的向前遍历。
void IlluList( pElem head ){
printf("-------------------------------\n");
if( head == NULL ){
printf("The list is empty.\n");
return;
}
pElem tmpHead = head;
while( tmpHead->next != NULL ){
tmpHead = tmpHead->next; // 头结点数据域为空,因此直接从头结点的下一结点开始遍历
printf("%d\n",tmpHead->data);
}
// 此时tmpHead 的地址在链表的最后一个结点处
while( tmpHead->front->front != NULL ){
printf("%d\n",tmpHead->data); // 最后一个结点要输出
tmpHead = tmpHead->front;
}
printf("%d\n",tmpHead->data);
return;
}
当向后遍历完成之后,此时tmpHead的地址是链表的最后一个结点的地址,因此使用front 来进行向前的遍历。 如果判断条件是tmpHead->front != NULL 的话,会将头结点的数据域也输出,然头结点的数据域未使用,因此会输出一个不确定的值。 正因如此将判断条件定为tmpHead->front->front != NULL
当删除一个结点的时候,我们要判断在链表中是否存在与之匹配的结点,有的话删除成功,否则失败。
就像这幅图一样,当删除addition结点时,先讲addition的下一个结点与head相连,而下一个结点是NULL , 因此可以得出函数为:
void DeleteElem( pElem head , int data ){
if( head == NULL ){
printf(""The list is empty.\n);
return;
}
pElem tmpHead = head;
while( tmpHead->next != NULL ){
tmpHead = tmpHead->next;
if( tmpHead->data == data ){
tmpHead->front->next = tmpHead->next; // 将被删结点的上一个结点的next 指针指向 被删结点的下一个结点
tmpHead->next->front = tmpHead->front; // 将被删结点的下一个结点的 front 指针指向 被删结点的上一个结点
break;
}
}
free(tmpHead); // 释放内存
}
销毁一个双向链表的操作同单链表的相似。指针不断向后运动,每运动一个结点,释放上一个结点。
void DestroyList( pElem head ){
pElem tmp;
while( head->next != NULL ){
tmp = head; // 指针不断后移
head = head->next;
free(tmp);
}
free(head);
}
这里相对容易理解。
此时,tmp的地址就是head的地址,但当执行一个之后,就变成了这样。
上一次执行完之后,头结点已经被释放 ,此时头结点就在第一个数据结点处。 以此往后,最后循环结束,释放最后一个结点。
这样就是双向链表的基本操作