新手向超好理解的带头双向循环链表
目录
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- 一、易错接口详解
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- 1.1 链表初始化
- 1.2 链表的销毁
- 1.3 尾删
- 1.4 在任意节点前插入
- 二、简单接口实现
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- 2.1 打印函数
- 2.2 尾插
- 2.3 头插
- 2.4 尾删
- 2.5 计算链表有效节点个数
- 2.6 通过值查找节点
- 2.7 对任意节点(头节点除外)删除
- 三、头文件和相关定义
一、易错接口详解
1.1 链表初始化
初始化链表，即需要开辟一个头节点，这个头节点中的值没有意义，这个头节点的两个指针next和prev要指向自己。详情内容请跳转至第三大部分，即可查看结构体的定义。
第一步需要开辟相应的空间，于是封装一个创建新节点的函数BuyListNode。
static LTNode* BuyListNode(LTDataType x)
{
LTNode* newnode = (LTNode*)malloc(sizeof(LTNode));
if (newnode == NULL)
{
printf("malloc fail\n");
exit(-1);
}
newnode->data = x;
newnode->next = NULL;
newnode->prev = NULL;
return newnode;
}
加上static修饰，只会在该文件内被调用。
之后就调整这个新节点的next和prev指向头节点自己。
LTNode* ListInit()
{
LTNode* phead = BuyListNode(0);
phead->next = phead;
phead->prev = phead;
return phead;
}
调用BuyListNode函数时参数为0，因为头节点中的值没有意义，所以可以随意赋值。
1.2 链表的销毁
调用这个接口通常是在程序结束前将内存释放，还给操作系统，避免内存泄漏。
因为是循环链表，所以可以无限制地走下去，所以控制何时停止释放是关键。
要考虑特殊情况，参数为空指针就直接断言报错。
若只有一个头节点（不含有效节点），那么就直接free掉头节点。
void ListDestroy(LTNode* phead)
{
assert(phead);
if (phead->next == NULL)
{
free(phead);
phead = NULL;
return;
}
LTNode* cur = phead->next;
while (cur != phead)
{
LTNode* next = cur->next;
free(cur);
cur = NULL;
cur = next;
}
free(cur);
cur = NULL;
}
但是需要注意的是，调用该接口时，一般直接传入的是链表头节点地址（接口中对应的形参只是一份临时拷贝），而不是二级指针，这样会导致调用完这个接口后，该头节点指针变成野指针，即指向的空间已被释放，所以还需要调用者自己手动释放。这种情况可以类比free函数的调用。ListErase接口同理。
使用一级指针，外面用了以后，存在野指针的问题，但是他保持了接口的一致性。
用二级指针，解决了野指针问题。但从接口设计的角度，有点混乱。
1.3 尾删
尾删的调用必须保证链表中有不包括头节点的有效节点，同时头节点也不能为空。
判断链表是否为空的这个功能可以封装为一个函数。
尾删算法：尾节点的前一个节点的next指向头节点，头节点的prev指向尾节点的前一个节点，再free掉尾节点即可。
bool ListEmpty(LTNode* phead)
{
assert(phead);
return phead->next == phead;
}
void ListPopBack(LTNode* phead)
{
assert(phead);
assert(!ListEmpty(phead));
LTNode* tail = phead->prev;
LTNode* tailPrev = tail->prev;
free(tail);
tailPrev->next = phead;
phead->prev = tailPrev;
}
1.4 在任意节点前插入
单向链表在任意节点后插入的效率更高，因为不用通过首节点找尾，但是缺点是不能头插（这里指的是无头的链表）。
而带头双向循环就可避免这个缺点，因为不管怎么插效率都高，所以采用在任意节点前插入。
算法：保留指定节点的前一个节点，记作prev，创建一个新节点newnode，更改指定节点pos、prev、newnode的指针指向即可。
void ListInsert(LTNode* pos, LTDataType x)
{
assert(pos);
LTNode* newnode = BuyListNode(x);
LTNode* prev = pos->prev;
prev->next = newnode;
newnode->prev = prev;
newnode->next = pos;
pos->prev = newnode;
}
二、简单接口实现
2.1 打印函数
void ListPrint(LTNode* phead)
{
assert(phead);
LTNode* cur = phead->next;
while (cur != phead)
{
printf("%d <=> ", cur->data);
cur = cur->next;
}
printf("\n");
}
2.2 尾插
void ListPushBack(LTNode* phead, LTDataType x)
{
assert(phead);
LTNode* newnode = BuyListNode(x);
phead->prev->next = newnode;
newnode->prev = phead->prev;
phead->prev = newnode;
newnode->next = phead;
}
2.3 头插
void ListPushFront(LTNode* phead, LTDataType x)
{
assert(phead);
LTNode* newnode = BuyListNode(x);
LTNode* next = phead->next;
phead->next = newnode;
newnode->prev = phead;
next->prev = newnode;
newnode->next = next;
}
2.4 尾删
void ListPopFront(LTNode* phead)
{
assert(phead);
assert(!ListEmpty(phead));
LTNode* fNode = phead->next;
LTNode* next = fNode->next;
free(fNode);
fNode = NULL;
phead->next = next;
next->prev = phead;
}
2.5 计算链表有效节点个数
size_t ListSize(LTNode* phead)
{
assert(phead);
size_t count = 0;
LTNode* cur = phead->next;
while (cur != phead)
{
count++;
cur = cur->next;
}
return count;
}
2.6 通过值查找节点
LTNode* ListFind(LTNode* phead, LTDataType x)
{
assert(phead);
LTNode* cur = phead->next;
while (cur != phead)
{
if (cur->data == x)
{
return cur;
}
cur = cur->next;
}
return NULL;
}
2.7 对任意节点(头节点除外)删除
void ListErase(LTNode* pos)
{
assert(pos);
LTNode* prev = pos->prev;
LTNode* next = pos->next;
free(pos);
pos = NULL;
prev->next = next;
next->prev = prev;
}
三、头文件和相关定义
#pragma once
#include