双向循环链表

双向链表

定义

我们一开始学习的链表中各节点中都只包含一个指针（游标），且都统一指向直接后继节点，通常称这类链表为单向链表。

虽然使用单向链表能 100% 解决逻辑关系为 "一对一" 数据的存储问题，但在解决某些特殊问题时，单链表并不是效率最优的存储结构。比如说，如果算法中需要大量地找某指定节点的前驱节点，使用单链表无疑是灾难性的，因为单链表更适合 "从前往后" 找，而 "从后往前" 找并不是它的强项。

为了能够高效率解决类似的问题，就发明了双向链表。从名字上理解双向链表，即链表是 "双向" 的，如下图所示：

从上图中可以看到，双向链表中各节点包含以下 3 部分信息（如下图所示）：

指针域 prior：用于指向当前节点的直接前驱节点；

数据域 data：用于存储数据元素。

指针域 next：用于指向当前节点的直接后继节点；

因此，双链表的节点结构用 C 语言实现为：

typedefstructNode{structNode*prior;//指向直接前驱节点ElemType data;//数据域structNode*next;//指向直接后继节点} Node;复制代码

注意：因为带头节点会更好操作，所以我的代码都有头节点。

1、双向链表的创建

同单链表相比，双链表仅是各节点多了一个用于指向直接前驱的指针域。因此，我们可以在单链表的基础轻松实现对双链表的创建。

//1、初始化双向链表（带头节点）StatusinitLinkList(LinkList *list){//创建头节点*list=malloc(sizeof(Node));if(*list==NULL) {returnERROR;    }    (*list)->prior =NULL;    (*list)->data =-1;    (*list)->next =NULL;printf("已初始化链表~\n");returnOK;}复制代码

2、遍历双向链表

和单向链表遍历方式一模模一样样，这里就不多讲。我多加了一层使用prior指针逆序输出，相信有点基础的同学应该能一眼看明白。

//2、遍历双向链表voidprintfLinkLisk(LinkListlist){printf("遍历链表：\n");if(list==NULL||list->next ==NULL) {printf("这是一个空链表\n");return;    }    LinkList p =list;//判断next是否全部正确printf("根据next从前往后遍历：");while(p->next) {printf("%d ",p->next->data);        p = p->next;    }printf("\n");//判断prior是否全部正确printf("根据prior从后往前遍历：");while(p !=list) {printf("%d ",p->data);        p = p->prior;    }printf("\n");}复制代码

3、根据索引位置添加节点

因为我的双向链表有头节点，所以只有两种添加情况：

添加至表的中间位置

同单链表添加数据类似，双向链表中间位置添加数据需要经过以下 4 个步骤(步骤中的顺序中 3 必须放到 1 和 2 后面，其它顺序可变)，如下图所示：

将priorNode->next节点的prior指向新节点；

将新节点->next指向原来的priorNode->next；

将priorNode->next指向新节点；

新节点的prior指向priorNode。

添加至表尾

与添加到表中间的步骤只需要少掉步骤 1。因为priorNode->next是Null，不能用它执行操作，否则会崩溃。

//3、根据索引位置插入数据至链表中StatusinsertLinkList(LinkList *list,intindex, ElemType data){if(list==NULL|| index <0) {returnERROR;    }inti =0;    LinkList priorNode = *list;//判断插入的位置，这里开始位置是0，index超过链表长度则插入末尾while(i < index && priorNode->next !=NULL) {        priorNode = priorNode->next;        i++;    }    LinkList newNode =malloc(sizeof(Node));if(newNode ==NULL) {returnERROR;    }    newNode->data = data;//插入操作共四步，看好了，别眨眼//1.将priorNode->next节点的前驱指向新节点if(priorNode->next) {        priorNode->next->prior = newNode;    }//2.将新节点->next指向原来的priorNode->nextnewNode->next = priorNode->next;//3.将priorNode->next指向新节点priorNode->next = newNode;//4.新节点的前驱指向priorNodenewNode->prior = priorNode;returnOK;}复制代码

4、根据索引位置删除节点

根据索引删除节点时，只需遍历链表找到要删除的结点，更改前驱节点的next和后继节点的prior即可。

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//4、根据索引位置删除节点StatusdeleteLinkListByIndex(LinkList *list,intindex, ElemType *data){if(*list==NULL|| index <0) {returnERROR;    }    LinkList locaNode = *list;inti =0;while(i <= index) {        locaNode = locaNode->next;if(locaNode ==NULL) {printf("没有这个你想要删除的节点\n");returnERROR;        }        i++;    }//开始删除，只需要做两步//1、更改前驱节点的nextlocaNode->prior->next = locaNode->next;//2、更改后继节点的prior。if(locaNode->next) {        locaNode->next->prior = locaNode->prior;    }    *data = locaNode->data;free(locaNode);returnOK;}复制代码

5、根据存储的值删除节点

根据值删除节点时，只需遍历链表找到要删除的结点，更改前驱节点的next和后继节点的prior即可。

//5、根据存储的值删除节点StatusdeleteLinkListByData(LinkList *list, ElemType data){if(*list==NULL) {returnERROR;    }    LinkList locaNode = (*list)->next;while(locaNode) {if(locaNode->data == data) {break;        }        locaNode = locaNode->next;    }if(locaNode ==NULL) {printf("没有这个你想要删除的节点\n");returnERROR;    }//开始删除，只需要做两步locaNode->prior->next = locaNode->next;if(locaNode->next) {        locaNode->next->prior = locaNode->prior;    }free(locaNode);returnOK;}复制代码

6、根据值查找节点

方法同单向链表

//6、查找元素StatusselectNode(LinkListlist, ElemType data, LinkList *locaNode){if(list==NULL) {returnERROR;    }    LinkList p =list->next;while(p) {if(p->data == data) {            *locaNode = p;break;        }        p = p->next;    }if(*locaNode ==NULL) {printf("没有这个你想要的节点\n");returnERROR;    }else{returnOK;    }}复制代码

其它辅助代码

#include"stdlib.h"#defineOK    1#defineERROR 0//元素类型typedefintElemType;//状态类型typedefintStatus;//定义节点结构体typedefstructNode{structNode*prior;ElemType data;structNode*next;} Node;typedefNode *LinkList;intmain(intargc,constchar* argv[]){        LinkListlist;    initLinkList(&list);for(inti =0; i <10; i ++) {        insertLinkList(&list, i, i);    }    printfLinkLisk(list);intindex, data;printf("输入你想插入的位置（从0开始）和存储的值:");scanf("%d %d",&index,&data);    insertLinkList(&list, index, data);    printfLinkLisk(list);printf("输入你想删除的位置（从0开始）:");scanf("%d",&index);    deleteLinkListByIndex(&list, index, &data);    printfLinkLisk(list);printf("输入你想删除的节点的值（只删最前的那个）:");scanf("%d",&data);    deleteLinkListByData(&list, data);    printfLinkLisk(list);printf("\n");return0;}复制代码

输出结果：

双向循环链表

定义

双向循环链表和它名字的表意一样，就是把双向链表的两头连接，使其成为了一个环状链表。只需要将表中最后一个节点的next指针指向头节点，头节点的prior指针指向尾节点，链表就能成环儿，如图所示：

需要注意的是，虽然双向循环链表成环状，但本质上还是双向链表，因此在双向循环链表中，依然能够找到头指针和头节点等。双向循环链表和双向链表相比，唯一的不同就是双向循环链表首尾相连，其他都完全一样。

注意：因为我上面已经讲了双向链表，所以这里只注重讲他们的实现差异。另因为带头节点会更好操作，所以我的代码都有头节点。

1、双向循环链表的创建

初始化时需要将头节点的next和prior都指向自己。

//1、初始化双向循环链表（带头节点）StatusinitLinkList(LinkList *list){//创建头节点*list=malloc(sizeof(Node));if(*list==NULL) {returnERROR;    }//前驱和后继都指向自己(*list)->prior = *list;    (*list)->data =-1;    (*list)->next = *list;printf("已初始化链表~\n");returnOK;}复制代码

2、遍历双向循环链表

注意它的尾节点的next不再是Null，而是头节点

//2、遍历双向循环链表voidprintfLinkLisk(LinkListlist){printf("遍历链表：\n");if(list==NULL||list->next ==list) {printf("这是一个空链表\n");return;    }    LinkList p =list;//判断next是否全部正确printf("根据next从前往后遍历：");while(p->next !=list) {printf("%d ",p->next->data);        p = p->next;    }printf("\n");//判断prior是否全部正确printf("根据prior从后往前遍历：");while(p !=list) {printf("%d ",p->data);        p = p->prior;    }printf("\n");}复制代码

3、根据索引位置添加节点

这里不需要判断尾节点的next是否为Null，因为它会指向头节点。

//3、根据索引位置插入数据至链表中StatusinsertLinkList(LinkList *list,intindex, ElemType data){if(list==NULL|| index <0) {returnERROR;    }inti =0;    LinkList priorNode = *list;//判断插入的位置，这里开始位置是0，index超过链表长度则插入末尾while(i < index && priorNode->next != *list) {        priorNode = priorNode->next;        i++;    }    LinkList newNode =malloc(sizeof(Node));if(newNode ==NULL) {returnERROR;    }    newNode->data = data;//插入操作共四步，看好了，别眨眼//1.将priorNode->next节点的前驱指向新节点priorNode->next->prior = newNode;//2.将新节点->next指向原来的priorNode->nextnewNode->next = priorNode->next;//3.将priorNode->next指向新节点priorNode->next = newNode;//4.新节点的前驱指向priorNodenewNode->prior = priorNode;returnOK;}复制代码

4、根据索引位置删除节点

这里不需要判断尾节点的next是否为Null，因为它会指向头节点。

//4、根据索引位置删除节点StatusdeleteLinkListByIndex(LinkList *list,intindex, ElemType *data){if(*list==NULL|| index <0) {returnERROR;    }    LinkList locaNode = *list;inti =0;//注意别删了头节点while(i <= index) {        locaNode = locaNode->next;if(locaNode == *list) {printf("没有这个你想要删除的节点\n");returnERROR;        }        i++;    }//开始删除，只需要做两步locaNode->prior->next = locaNode->next;    locaNode->next->prior = locaNode->prior;    *data = locaNode->data;free(locaNode);returnOK;}复制代码

5、根据存储的值删除节点

这里不需要判断尾节点的next是否为Null，因为它会指向头节点。

//5、根据存储的值删除节点StatusdeleteLinkListByData(LinkList *list, ElemType data){if(*list==NULL) {returnERROR;    }    LinkList locaNode = (*list)->next;while(locaNode != *list) {if(locaNode->data == data) {break;        }        locaNode = locaNode->next;    }if(locaNode == *list) {printf("没有这个你想要删除的节点\n");returnERROR;    }//开始删除，只需要做两步locaNode->prior->next = locaNode->next;    locaNode->next->prior = locaNode->prior;free(locaNode);returnOK;}复制代码

6、根据值查找节点

尾节点的next可是头节点哦，找到它就是最后一个了。

//6、查找元素StatusselectNode(LinkListlist, ElemType data, LinkList *locaNode){if(list==NULL) {returnERROR;    }    LinkList p =list->next;while(p !=list) {if(p->data == data) {            *locaNode = p;break;        }        p = p->next;    }if(*locaNode ==NULL) {printf("没有这个你想要的节点\n");returnERROR;    }else{returnOK;    }}复制代码

其它辅助代码

#include"stdlib.h"#defineOK    1#defineERROR 0//元素类型typedefintElemType;//状态类型typedefintStatus;//定义节点结构体typedefstructNode{structNode*prior;ElemType data;structNode*next;} Node;typedefNode *LinkList;intmain(intargc,constchar* argv[]){        LinkListlist;    initLinkList(&list);for(inti =0; i <10; i ++) {        insertLinkList(&list, i, i);    }    printfLinkLisk(list);intindex, data;printf("输入你想插入的位置（从0开始）和存储的值:");scanf("%d %d",&index,&data);    insertLinkList(&list, index, data);    printfLinkLisk(list);printf("输入你想删除的位置（从0开始）:");scanf("%d",&index);    deleteLinkListByIndex(&list, index, &data);    printfLinkLisk(list);printf("输入你想删除的节点的值（只删最前的那个）:");scanf("%d",&data);    deleteLinkListByData(&list, data);    printfLinkLisk(list);printf("\n");return0;}复制代码

输出结果

参考链接：https://juejin.im/post/5e885200f265da47bc5902c4