数据结构之双向链表(C语言实现)
本次介绍双向链表,双向链表是在单链表的基础上增加一个前驱指针,通过某个节点可以直接找到它的前驱和后继,这个对于删除操作来说更加容易,不需要另外再定义一个指针来指向它的前驱。
和以前一样,首先介绍双向链表的通用操作:
1.链表的初始化
2.申请一个链表节点
3.链表的头插法
4.链表的尾插法
5.获取链表长度
6.删除链表节点
7.查找指定值的节点
8.销毁链表(释放链表所有节点的内存空间)
9.输出单链表(输出单链表所有节点的数据域)
说明:以下双向链表的实现,是数据域以整型为例,而且带有头结点。
一、双向链表
1. 链表的结构
typedef struct _DNode
{
int data;
struct _DNode* pre;//前驱指针
struct _DNode* next; //后继指针
}DNode, *DList;
2.链表的操作
(1).链表的初始化(带头结点)
这里的初始化只要是指初始化头结点的指针域
void InitList(DList plist) //初始化头结点
{
if (NULL == plist)
return;
plist->next = NULL;
plist->pre = NULL;
}
从堆中申请一个节点,注意这里是从堆中申请的内存,只能通过free(p)显式释放内存。即使是局部变量,该内存也不会随着函数调用完成而释放该内存。
DNode* BuyNode(int val)
{
DNode* pTmp = (DNode*)malloc(sizeof(DNode));
pTmp->data = val;
pTmp->next = NULL;
pTmp->pre = NULL;
return pTmp;
}
(3).链表头插法
这里的链表是带有头结点的,所以每次新插入的节点应插入头结点后面。注意看看下面的注释
void InsertHead(DList plist, int val)
{
DNode* pTmp = BuyNode(val); //申请一个新的节点
pTmp->next = plist->next;
pTmp->pre = plist;
if (NULL != pTmp->next) //这里的判断一定不能少,读者可以试想去掉这个会发生什么
{
pTmp->next->pre = pTmp; //后一个节点的前驱指向pTmp
}
plist->next = pTmp;
}
每次将新插入的节点插入到最后一个节点后面,所以采用尾接法插入节点时首先要找到尾节点
void InsertTail(DList plist, int val)
{
DNode* pTmp = BuyNode(val);
DNode* pCur = plist;
while (NULL != pCur->next)
{
pCur = pCur->next;
}
pTmp->pre = pCur;
pCur->next = pTmp;
}
对链表进行遍历,每遍历一个节点,计数器加一。
int GetListLen(DList plist)
{
DNode* pTmp = plist->next;
int iCount = 0;
while (NULL != pTmp)
{
++iCount;
pTmp = pTmp->next;
}
return iCount;
}
删除指定值的链表节点时,需要遍历该链表,找到对应节点后想要删除该节点必须要知道该节点的前驱节点,这样才能正确删除该节点。这里要注意对于最后一个节点的删除要先进行判断,读者可以自己思考一下这样做的原因
bool Delete(DList plist, int key)
{
DNode* pPre = plist; //前驱结点
DNode* pCur = plist->next; //后继节点
while (NULL != pCur)
{
if (pCur->data == key)
{
if (NULL != pCur->next) //这涉及到删除最后一个节点,因为对于最后一个节点来说pCur->next为空,也即pCur->next没有pre
{
pCur->next->pre = pCur->pre;
}
pCur->pre->next = pCur->next;
return true;
}
else
{
pPre = pCur;
pCur = pCur->next;
}
}
return false;
}
(7).查找指定值的节点
查找指定值的节点也需要从头到尾遍历链表,若找到则返回该节点,没找到则返回NULL。
DNode* Search(DList plist, int key)
{
DNode* pCur = plist->next;
while (NULL != pCur)
{
if (pCur->data == key)
{
return pCur;
}
pCur = pCur->next;
}
return NULL;
}
(8).销毁链表
销毁链表就是释放链表中所有节点的内存。
void Destroy(DList plist)
{
DNode* pTmp = plist->next;//这里必须从plist->next开始释放内存,原因有两个
while (NULL != pTmp) //一是头结点不是由malloc开辟的,不能有free释放
{ //二是一个空链表是指只有头结点的链表,销毁操作就是把原链表置为空链表
plist = pTmp->next;
free(pTmp);
pTmp = plist;
}
}
(9).输出单链表
输出单链表的操作也比较简单,从头到尾遍历单链表,每遍历一个节点就输出该节点的指针域
void ShowDList(DList plist)
{
DNode* pCur = plist->next;
while (NULL != pCur)
{
printf("%5d", pCur->data);
pCur = pCur->next;
}
printf("\n");
}
最后附上完整代码和运行结果:
//DLink.h
#include
#include
typedef struct _DNode
{
int data;
struct _DNode* pre; //前驱指针
struct _DNode* next; //后继指针
}DNode, *DList;
void InitList(DList plist);
void InsertHead(DList plist, int val);
void InsertTail(DList plist, int val);
bool Delete(DList plist, int key);
DNode* Search(DList plist, int key);
int GetListLen(DList plist);
void Destroy(DList plist);
DNode* BuyNode(int val);
void ShowDList(DList plist);
//DLink.c
#include "test.h"
int main()
{
DNode head;
InitList(&head);
for (int i = 1; i < 5; ++i)
{
InsertHead(&head, i);
}
ShowDList(&head);
printf("DList length is %d \n", GetListLen(&head));
for (int i = 6; i < 10; ++i)
{
InsertTail(&head, i);
}
ShowDList(&head);
printf("DList length is %d \n", GetListLen(&head));
printf("search 第一个节点4:");
DNode* pTmp = Search(&head, 4);
printf("%d\n", pTmp->data);
printf("search 最后一个节点9:");
pTmp = Search(&head, 9);
printf("%d\n", pTmp->data);
printf("删除第一个节点4:\n");
if (Delete(&head, 4))
{
ShowDList(&head);
}
else
{
printf("Not Fount!!!\n");
}
printf("删除最后一个节点9:\n");
if (Delete(&head, 9))
{
ShowDList(&head);
}
else
{
printf("Not Fount!!!\n");
}
Destroy(&head); //销毁链表
return 0;
}
void InitList(DList plist) //初始化头结点
{
if (NULL == plist)
return;
plist->next = NULL;
plist->pre = NULL;
}
DNode* BuyNode(int val)
{
DNode* pTmp = (DNode*)malloc(sizeof(DNode));
pTmp->data = val;
pTmp->next = NULL;
pTmp->pre = NULL;
return pTmp;
}
void ShowDList(DList plist)
{
DNode* pCur = plist->next;
while (NULL != pCur)
{
printf("%5d", pCur->data);
pCur = pCur->next;
}
printf("\n");
}
void InsertHead(DList plist, int val)
{
DNode* pTmp = BuyNode(val); //申请一个新的节点
pTmp->next = plist->next;
pTmp->pre = plist;
if (NULL != pTmp->next) //这里的判断一定不能少,读者可以试想去掉这个会发生什么
{
pTmp->next->pre = pTmp; //后一个节点的前驱指向pTmp
}
plist->next = pTmp;
}
void InsertTail(DList plist, int val)
{
DNode* pTmp = BuyNode(val);
DNode* pCur = plist;
while (NULL != pCur->next)
{
pCur = pCur->next;
}
pTmp->pre = pCur;
pCur->next = pTmp;
}
bool Delete(DList plist, int key)
{
DNode* pPre = plist; //前驱结点
DNode* pCur = plist->next; //后继节点
while (NULL != pCur)
{
if (pCur->data == key)
{
if (NULL != pCur->next) //这涉及到删除最后一个节点,因为对于最后一个节点来说pCur->next为空,也即pCur->next没有pre
{
pCur->next->pre = pCur->pre;
}
pCur->pre->next = pCur->next;
return true;
}
else
{
pPre = pCur;
pCur = pCur->next;
}
}
return false;
}
DNode* Search(DList plist, int key)
{
DNode* pCur = plist->next;
while (NULL != pCur)
{
if (pCur->data == key)
{
return pCur;
}
pCur = pCur->next;
}
return NULL;
}
int GetListLen(DList plist)
{
DNode* pTmp = plist->next;
int iCount = 0;
while (NULL != pTmp)
{
++iCount;
pTmp = pTmp->next;
}
return iCount;
}
void Destroy(DList plist)
{
DNode* pTmp = plist->next;
while (NULL != pTmp)
{
plist = pTmp->next;
free(pTmp);
pTmp = plist;
}
}
运行结果: